ダイヤモンド合成用マルチアノード型アーク放電プラズマジェットCVD装置の試作

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09355005
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 吉川 昌範 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (30016422)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平田 敦 東京工業大学, 工学部, 助教授 (50242277) ; 戸倉 和 東京工業大学, 工学部, 教授 (10016628)
• Keywords: アーク放電 / プラズマジェット / ダイヤモンド / 気相合成

Research Abstract

ダイヤモンド合成用マルチアノード型アーク放電プラズマジェットCVD装置の設計および製作を終了した.試作装置は,最大出力8kWのプラズマソース,電力供給系,ガス供給系,真空排気系,冷却水供給系および真空容器からなる.直径約500mmの真空容器には,原料の炭素を励起するためのプラズマソース取り付けポートのほか,炭素を気化するためのレーザ光導入窓およびイオンビーム導入口を設置した.アブレーションやスパッタリングにより固体ターゲットから気化された炭素は,プラズマソースから供給される数十Aの電子を含むプラズマジェットによりさらに励起され,基板上で炭素膜を形成する.この装置により,sp^3結合のみで構成されるダイヤモンドライクカーボン膜を合成することを目的とした.
アルゴンイオンビームによりグラファイトターゲットをスパッタし,プラズマソースの出力,基板位置,バイアス電圧などを変化させ,炭素膜の合成を試みた.得られた膜の特性は,ラマン分光分析,赤外分光分析,摩擦摩耗試験により評価した.ラマン分光分析より,プラズマソースの出力を増し,基板をプラズマソースに近づけるにしたがって,1300-1500cm^<-1>にわたるブロードなピークの明瞭な,従来のダイヤモンドカーボン膜とは異なる構造の膜が得られた.また,この膜は波長2-25μmの赤外光領域には特別な吸収帯をもたず,鋼球との摩擦係数は大気中で0.05と非常に潤滑特性がよいことがわかった.