各種プラズマによるアモルファスダイヤモンド膜の合成と評価

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04205056
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 鎌田 喜一郎 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80100999)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森山 実 長野工業高等専門学校, 助教授 (40141890) ; 林 範行 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (40180971) ; 丸山 一典 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00143826)
• Keywords: プラズマ / アモルファス / ダイヤモンド膜 / 薄膜

Research Abstract

本研究ではDCバイアスを印加したECRプラズマCVDにおいて、雰囲気ガスの影響を明らかにすると共に、直流バイアスの問題点や、高周波バイアスの検討等についても行った。まず、添加ガスとしてH_2およびArを用いた場合の、バイアス電圧と析出速度およびビッカース硬さは、添加ガスの種類に関係なく、析出速度は、低印加バイアス側でほぼ一定であり、-100--150V付近で急に増加し、それ以上のバイアス電圧でほぼ一定の値となった。また、ビッカース硬さは、高バイアス側でのみ20GPa程度を示した。水素を添加した場合、析出速度は的大80nm min^<-1>程度を示し、バイアス電圧-250V以上でのみ硬度の上昇がみられたのに対し、アルゴンを添加した場合、析出速度は最大で40nm min^<-1>とH_2を添加した場合と比ベ低い値を示し、硬度の上昇するバイアス電圧は-150Vと約100V低くなった。これは、水素とアルゴンのイオン衝撃エネルギーの違いによるものであると考えられる。得られた膜のIR吸収スペクトルは、ビッカース硬さが5GPaを示した膜(水素添加:VB=O.-100,-200V,アルゴン添加:VB=O,-100V)ではそれらの吸収がはっきり観察されたのに対し、20GPa程度を示した膜(水素添加:VB=300V,アルゴン添加:VB=-200,-300V))では大きな吸収が見られなかった。これらの吸収係数により水素含有量を計算すると、低硬度の膜は10%程度であり、比較的高硬度の膜は1%未満であった。屈折率とバイアス電圧との関係からも同様に、バイアス電圧が増加するにともない屈折率が増加した。これは、水素含有量の減少により膜密度が増加したためと考えられ、水素含有量が1%未満の膜は、結晶性ダイヤモンド(屈折率:2.417)に近い屈折率を示している。ラマンスペクトルの測定では、硬度が20GPaの膜はダイヤモンド状炭素膜特有のピークが観察された。

Research Products

• [Publications] K.Maruyama: "Formation of carbon films from CX_2HX_6-HX_2 by ECR plasma CVD by application of a negative DC bias" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 975-977 (1993)
• [Publications] M.Nakayama: "Ultraviolet and Visible Absorption Spectra Study of Hydrogenated AmorphousCarbon Films Prepared by RF Plasma Chemical Vapor Deposition" Journal of Materials Science Letters. 12. (1993)
• [Publications] J.Nishino: "Preparation of aluminum-doped zinc oxide films by a normal pressure CVD method" J.Am.Ceram.Society. 74. 3469-3472 (1992)
• [Publications] 森山 実: "各種焼結助剤添加ホットプレスTiNセラミックスの機械的性質" 日本セラミックス協会学術論文集. 101. 279-284 (1993)
• [Publications] 鎌田 喜一郎: "無機化合物" 丸善, 12 (1993)