2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of thin films of amorphous carbon nitride and the elucidation of mechanism of film deposition
| Project/Area Number |
16K04958
|
|---|
| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
伊藤 治彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (70201928)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | アモルファス窒化炭素薄膜 / マイクロ波プラズマCVD / 高周波プラズマCVD / X線光電子スペクトル / 元素分析 / 高窒素含有率 / 化学結合状態解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は下記の(1)および(2)の研究を実施した。
(1) Arのマイクロ波放電フローによるアセトニトリルの分解反応で水素化アモルファス窒化炭素薄膜を形成し、製膜中に高周波バイアス電圧を印加して結合改質を行った。主にXPSを用いて元素分析と化学結合状態解析を行った。その結果、負の自己バイアス電圧を0-100 Vに変化させたとき、窒素含有率{[N]/([N]+[C])比}は0.26-0.14に減少した。この現象はArイオンの膜表面への衝撃により、CNラジカルが化学スパッタされるためであると解釈された。また、バイアスの印加により２次元的な炭素のネットワークと１次元的な-C=N-のネットワークが多くなる傾向が見いだされた。この研究成果は国際会議（DPS2018）で発表し、論文発表も行った。
(2) 平行平板型高周波放電装置を用い、ArとN2の混合気体をキャリアに用いて有機化合物（アセトニトリルまたはベンゼン）を分解してアモルファス窒化炭素薄膜を形成した。キャリアガスの分圧を0.3 Torrとし、有機化合物の分圧を7mTorr程度に低く抑えることにより、高い[N]/([N]+[C])比を得ることに成功した。N2の分圧を0-0.3 Torrに変化させたとき、アセトニトリルを原料に用いた場合には、この比は0.35-0.47に上昇した。ベンゼンを原料に用いた場合には、比は0-0.32であった。N原子を含んだ原料を用い、その分圧を十分に低くすることで、これまでにない高窒素含有率を達成できた。また、XPSを用いた化学結合解析の結果、いずれの原料の場合もsp3性のC原子にN原子が結合した状態およびピリジン的が構造が主体となることが判明した。以上により、高窒素含有率を有するアモルファス窒化炭素の結合状態について知見を得ることができた。この成果は国際会議（ISPlasma2019）で発表した。
|
