2017 Fiscal Year Annual Research Report
混合蒸気同軸導入フィルタードアーク蒸着装置の試作と高機能高密度カーボン膜の開発
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17H03217
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
滝川 浩史 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90226952)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清原 修二 舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40299326)
金子 智 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 電子技術部, グループリーダー (40426359)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 真空アーク / パルスアーク / EB蒸着 / 薄膜コーティング / ダイヤモンドライクカーボン / 機能性薄膜 / 耐熱性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
真空中のアーク放電プラズマを用いた薄膜蒸着装置に関し，従来の研究成果をさらに進展させ，異種元素を混合（ドープ）するための蒸発源を融合的に具備しつつ，高品質（超平坦，均質，異物フリー）な薄膜を形成可能な新規のフィルタードアーク蒸着システムを新たに設計・開発し，装置機能の評価を行う。同装置を用い，環境負荷の低減や高付加価値ものづくりを支えることができる機能性高密度アモルファス炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン：DLC）の創製を行う。研究期間内では，主に，高温耐久性結合（シリコンカーバイド：SiC）の骨格を含むSi含有DLC膜の開発に重点をおき，現状の600℃から750℃への高温耐久性向上を目指す。
本年度は，従来のフィルタードアーク蒸着装置をベースとし，EB蒸着源を取り付けた新型フィルタードアーク蒸着装置を試作するための装置設計を行った。具体的には，EB蒸着源の選定と蒸着源シャッターの設計を行った。また，固体蒸発源を利用した異種元素混合DLC膜の創製試験として，パルスアーク蒸発源を有するフィルタードパルスアーク蒸着装置を用い，ボロン（B）含有DLC膜の作製を試みた。同B含有DLC膜の作製においては，B含有黒鉛を陰極として用いた。B含有DLC膜は，40 GPa以上の硬さを有し，ノンドープDLC膜に比べ4桁以上低い電気抵抗率を示した。B含有DLC膜は低抵抗な硬質膜として，各種保護膜等への応用が期待できる機能性薄膜である。さらに，B以外を含有した他元素含有黒鉛を準備しており，引き続き異種元素含有DLCの創製を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型フィルタードアーク蒸着装置の設計が完了し，試作段階へと移行した。また，EB蒸着法以外の固体蒸発源を用いた異種元素含有DLC膜の作製を行い，各種手法の有用性ならびに異種元素含有DLC膜の高い機能性を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型フィルタードアーク蒸着装置を試作し，動作試験を行う。動作試験においては，従来のアーク蒸着装置と同様に，プラズマビームの輸送効率・ドロップレット付着率等を評価するとともに，EB蒸着源の蒸発量制御性を重要な評価項目とする。動作試験後，膜形成のプロセスパラメータを明らかにし，膜形成レシピを確立する。Si含有DLC膜の耐熱性評価では，自作の昇温脱離ガス分析装置を立ち上げ，ラマン分光分析法等と組み合わせることで，膜構造変化の有無を評価する。
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[Journal Article] Fabrication of nitrogen-containing diamond-like carbon film by filtered arc deposition as conductive hard-coating film2018
Author(s)
Y. Iijima, T.u Harigai, R. Isono, T. Imai, Y. Suda, H. Takikawa, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tsuji, S. Kaneko, S. Kunitsugu, H. Habuchi, S. Kiyohara, M. Ito, S. Yick, A. Bendavid, P. Martin
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 57
Pages: 01AE07-1-5
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Effect of Substrate Bias for Removal of DLC Film by using Oxygen Plasma2018
Author(s)
Y. Kondo, I. Fujita, T. Tanimoto, F. Yoda, S. Degai, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, H. Gonda, Y. Hadano, M. Kamiya
Organizer
ISPlasma2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dependence of self-heating on DLC film properties in filtered arc deposition system2017
Author(s)
T. Harigai, Y. Fujii, S. Degai, T.Imai, Y. Suda, H. Takikawa, H. Tanoue, M. Kamiya, S. Kaneko, Y. Haruyuki, S. Kunitsugu, M. Kawaguchi, K. Miura
Organizer
ISSP2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Hydrogen-free fluorinated DLC films prepared by filtered arc deposition system2017
Author(s)
T. Tanimoto, T. Imai, T. Harigai, R. Isono, Y. Iijima, Y. Suda, H. Takikawa, M. kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, N. Tusji, S. Kaneko, S. Kunitsugu, M. Ito
Organizer
ISAPS 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Preparation of multilayer film consisted of hydrogen-free DLC and nitrogen-containing DLC for conductive hard coating2017
Author(s)
Y. Iijima, T. Harigai, R. Isono, S. Degai, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, H. Yasui, S. Kaneko, S. Kunitsugu, M. Kamiya, M. Taki
Organizer
The Irago Conference 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Improvement of Adhesion of Hydrogen-Free DLC Film by Employing Interlayer of Tungsten Carbide2017
Author(s)
R. Isono, T. Tanimoto, Y. Iijima, S. Aziz, T. Harigai, Y. Suda, H. Takikawa, M. Kamiya, S. Kaneko, S. Kunitsugu, M. Taki
Organizer
The Irago Conference 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] 積層DLC/N-DLC膜の電気抵抗率および摩擦係数2017
Author(s)
飯島佑史, 磯野 凌, 出貝 敏, 針谷達, 谷本壮, 須田善行, 滝川浩史, 安井治之, 金子智, 國次真輔, 神谷雅男, 瀧真
Organizer
第78回応用物理学会秋季学術講演会
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