2018 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 |
真空アーク放電プラズマを用いた薄膜蒸着装置に，異種元素を混合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・開発する。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し，その動作試験を実施した。EB蒸着源とフィルタードアーク蒸着源を同一チャンバー内に具備し，2源同時処理が可能であることを確認した。また，Si含有黒鉛を固体蒸発源に用いた従来フィルタードアーク蒸着法によるSi含有DLC膜の作製を試みた。まず，XPS分析を行なったところ，DLC膜中にSiが含まれており，蒸発源中のSi含有量の増加にともなってDLC膜中のSi含有量も増加することを確認した。ところが，生成膜中には酸素が含有されていることも確認した。一方，蒸発源であるSi含有黒鉛の成分を分析したところ，酸素を含んでいることを確認した。従って，膜中の酸素は蒸発源中に含まれる酸素に由来するものと考えられる。次に，Si含有DLC膜とSiフリー超硬質DLC膜の高温耐久性評価を真空中赤外線加熱試験にて実施した。今回作製したSi含有DLC膜の高温耐久性はSiフリー超硬質DLC膜より低いことがわかった。これは，今回の生成膜が酸素を含んでいるためだと考えられる。新たに試作した装置の場合，Si含有黒鉛を必要としないため，酸素混入の無いSi含有DLC膜を作製できると期待している。
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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を試作し，その動作を確認した。また，従来フィルタードアーク蒸着装置にて，Si含有黒鉛を蒸発源として用いてSi含有DLC膜を作製した。DLC膜の高温耐久性評価試験から，Si含有DLC膜中の酸素がDLC膜の高温耐久性低下を招く可能性が示唆された。新たに試作したフィルタードアーク蒸着装置では，Si含有黒鉛を必要としないため，酸素混入の無いSi-DLC膜を作製できると考えられ，Si含有によるDLC膜の高い高温耐久性が得られると期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに試作したフィルタードアーク蒸着装置によるSi含有DLC膜の作製を試みる。Si含有DLC膜の成膜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膜の耐熱性評価に関しては，真空中赤外線加熱試験とラマン分光分析とから，高温における膜構造変化の有無を評価する。
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[Journal Article] Wear-resistive and electrically conductive nitrogen-containing DLC film consisting of ultra-thin multilayers prepared by using filtered arc deposition2019
Author(s)
T. Harigai, K. Tamekuni, Y. Iijima, S. Degai, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, S. Kaneko, S. Kunitsugu, H. Habuchi, M. Kamiya, M. Taki, H. Gonda
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 58
Pages: SEED05-1-5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Self-supporting tetrahedral amorphous carbon films consisting of multilayered structure prepared using filtered arc deposition2019
Author(s)
T. Harigai, Y. Miyamoto, M. Yamano, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, T. Kawano, M. Nishiuchi, H. Sakaki, K. Kondo, S. Kaneko, S. Kunitsugu
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Journal Title
Thin Solid Films
Volume: Vol.675
Pages: 123-127
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Hydrogen-free fluorinated DLC films with high hardness prepared by using T-shape filtered arc deposition system2018
Author(s)
T. Imai, T. Harigai, T. Tanimoto, R. Isono, Y. Iijima, Y. Suda, H. Takikawa, M. Kamiya, M. Taki, Y. Hasegawa, S. Kaneko, S. Kunitsugu, M. Ito
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Journal Title
Vacuum
Volume: In Press
Pages: 1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Fabrication of Tungsten Carbide Films by Unbalanced Magnetron Sputtering2019
Author(s)
K. Tamekuni, T. Harigai, S. Degai, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, S. Takago, H. Yasui, S. Kaneko, S. Kunitsugu, M. Kamiya, M. Taki
Organizer
ISPlasma2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] 周期的N-DLC/WC積層構造を持つ導電性耐摩耗膜の作製2019
Author(s)
爲國 公貴, 針谷 達, 出貝 敏, 谷本 壮, 須田 善行, 滝川 浩史, 鷹合 滋樹, 安井 治之, 金子 智, 國次 真輔, 神谷 雅男, 瀧 真
Organizer
第66回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] New methods for direct growth of graphene on insulator ~ paper, pencil, carbon dioxide ~2018
Author(s)
S. Kaneko, S. Yasuhara, T. Endo, R. Sudo, T. Tokumasu, K. Satoh, M. Kurouchi, M. Yasui, T. Rachi, S. Tanaka, C. Kato, A. Matsuda, M. Yoshimoto,H. Takikawa
Organizer
IUMRS-ICEM2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Self-supporting ta-C film consisting of laminated layers prepared using T-shape filtered arc deposition2018
Author(s)
T. Harigai, M. Yamano, Y. Kondo, F. Yoda, S. Degai, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, M. Nishiuchi, H. Sakaki, K. Kondo, S. Kaneko, S. Kunitsugu
Organizer
IUMRS-ICEM2018
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Preparation of Conductive Hard Film Consisting of Ultra-Thin N-DLC Multilayers2018
Author(s)
T. Harigai, Y. Iijima, K. Tamekuni, T. Toya, S. Degai, T. Tanimoto, Y. Suda, H. Takikawa, S. Takago, H. Yasui, S. Kaneko, S. Kunitsugu, H. Habuchi, M. Kamiya, M. Taki, and H. Gonda
Organizer
2018 International Symposium on Dry Process
Int'l Joint Research
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