1999 Fiscal Year Annual Research Report
高機能インバータープラズマの技術開発と金属表面の低摩擦化研究
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11558053
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
後藤 誠一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木内 正人 大阪工業技術研究所, 材料物理部, 主任研究官
吉村 智 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40294029)
杉本 敏司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70187665)
中嶌 祐司 株式会社 日本アルミ, 技術研究所, 研究職
気田 健久 光洋精工株式会社, 総合技術研究所, 研究職
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| Keywords | 表面処理技術 / プロセスプラズマ / 低摩擦膜 / インバーター / ダイヤモンド薄膜 / トライボロジー / パルスグロー / イオンアシスト |
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| Research Abstract |
本研究で用いるプラズマは、電源・電極等の構造がシンプルである直流グロープラズマに対して、最近の半導体による制御技術を付加し、さらに印加電圧の極性を交番させながら発生させる。特に、交番電界により電子・正イオンの役割を周期的に反転させるところが大きな特長であり、ここからインバータープラズマと名付けた。
本研究では、まず成膜用としてのインバータープラズマの基本的な特性を測定を行い、以下のことがわかった。
1.繰り返しパルス駆動とし、ON/OFFタイミングを0.2μsec以下の精度で制御することにより、アーキングを防止しながら、薄膜作成に必要と考えられる10^9cm^<-3>以上の密度(アルゴン、ピーク値)のプラズマが生成できた。
2.銅のスパッター成膜実験をガス圧力が100Pa(Ar)において行い、平均自由長がかなり短いガス圧領域においても電界を交番させればイオオンのアシスト効果が生じ、付着性の良い膜が作成できることを確かめた。
今後更に性能の向上を必要と考えられるが、上記からインバータープラズマが低コストでの成膜に適した性能を持つことがわかった。
次に、低摩擦膜の1つであるダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜の作成実験を行った。メタンガスを主成分とし、シリコン基板上に40分の放電で、薬1μmの厚さの膜が生成できた。そして、得られた膜の基本的な性質については、段差計、SEM、硬度計、FTIR測定、ラマン測定法を検討・選択し、その測定準備を整えた。今後は、作成した膜の物理的な評価・改良とともに、金属面に成膜を行い、実用条件に近い摩擦・磨耗特性を測定する計画である。
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[Publications] S.Sugimoto: "Inverter plasma discharge system"Abstracts of fifth International Workshop on Plasma-Based Ion Implantation. (to appear in Surf. Coat. Tech.). 27 (1999)
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[Publications] M. Kiuchi: "Ion assisted deposition of copper using inverter plasma"Abstracts of fifth International Workshop on Plasma-Based Ion Implantation. (to appear in Surf. Coat. Tech.). 18 (1999)
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[Publications] S. Takechi: "Operational Parameter Effects on Inverter Plasma Performance"Abstracts of fifth International Workshop on Plasma-Based Ion Implantation. (to appear in Surf. Coat. Tech.). 17 (1999)
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[Publications] N. Murakami: "Analysis of hydrophile process of polymer surface with inverter plasma"Abstracts of fifth International Workshop on Plasma-Based Ion Implantation. (to appear in Surf. Coat. Tech.). 11 (1999)
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[Publications] 小寺富士: "高出力イオン源用大電力半導体スイッチによるコンデンサー駆動電源の開発"高温学会誌. 25・6. 318-324 (1999)
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[Publications] 竹内孝江: "Ab initio molecular orbital study of the electron affinity of boron clusters"Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res.. B 153. 298-301 (1999)
