1997 Fiscal Year Annual Research Report
大気開放系におけるドライブプロセス用低温プラズマト-チの開発
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07555268
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鯉沼 秀臣 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (70011187)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
妹尾 武彦 (株)プラズマシステム, 開発部・研究第1課, 研究員
佐藤 浩太 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (40192091)
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| Keywords | 大気圧低温プラズマ / プラズマプロセス / 有機高分子膜 / 表面処理 / 接着性向上 / O_2プラズマ |
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| Research Abstract |
平成9年度の研究実績をまとめると以下の通りである。
1.大気圧低温プラズマ発生装置の大面積化
電極をシャワー型にすることで大気圧低温プラズマ発生装置の更なる大画積化を行った。これまでの研究から、(1)大気圧低温プラズマの発生においては、プラズマガスとしてヘリウム等の希ガスを用いること、(2)高効率に大気圧プラズマを発生させるにはガス導入口を増やすこと、(3)バリアーのための自然酸化膜のついている金属を電極として用いることにより、従来のビームタイプ大気圧プラズマ装置の約50倍以上もの面積での大気圧プラズマの発生を可能にした。この大面積大気圧プラズマのガス温度は80°C程度で、従来のビーム状大気圧プラズマより200°C以上低い。大気圧下での微細加工や広範囲な表面処理だけでなく、有機高分子材料の処理なども可能である。原理的には更なる大面積化が容易に実現でき、工業プロセスヘの適用が十分に期待できる。
2.大気圧低温プラズマの各種プラズマプロセスヘの応用
(1)薄膜堆積
原料にテトラエトキシシラン(Si(O-C_2H_5)_4)を用い、反応ガスに原料を添加した大面積型大気圧低温プラズマ装置でSiOx膜の合成を行った。大気圧下でSiOx膜が2000Å/minで堆積した。従来の大気圧プラズマ装置に比べ約50倍の面積で堆積した。ビームタイプでの成膜では基板温度が200°C以上であったが、大面積対応型プラズマ装置では基板温度100°C以下と大変に低い温度でSiOx膜の堆積が可能であった。これは、有機高分子膜のハードコート化などの処理に有用である。
(2)ゴム表面処理
真空チャンバー中での表面処理が困難なタイヤ用ゴムのプラズマ表面処理を行った。水冷ロール上にゴムシートを設置し、回転する表面に各種反応性ガスO_2,H_2Oなど)を混入したプラズマを吹き付けた。表面のぬれ性を水滴との接触角、接着性を180°Cピーリングテスト、化学構造をIR-ATR測定により解析した。O_2プラズマ処理により顕著な接着向上を見出した。
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[Publications] Bong-ju LEE: "Oxygen Plasma Treatment of Rubber Surface by the Atmospheric Pressure Cold Plasma Torch" Jpn. J. Appl. Phys.36. 2888-2891 (1997)
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[Publications] Miyuki Koide: "A novel low temperature plasma generator with alumina coated for open air material processing" Thin Solid Films. in press.
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[Publications] Kota Sato: "Ab initio molecular-orbital study on the surface reactions of methane and silane plasma chemical vapor deposition" Phys. Rev. B. 55(23). 15467-15470 (1997)
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[Publications] Kaori Miyazaki: "An ab-initio Molecular-Orbital Analysis on the Initial Plasma CVD Process of a-Si : H Film on Glass Substrate" Thin Solid Films. (in press).
