2019 Fiscal Year Annual Research Report
Low temperature synthesis of fluororesin thin films by plasma excitation of fluorocarbon condensed solid thin films
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17K06816
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (60252011)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 極低温 / 電子衝撃 / 凝縮 / フッ素樹脂 / 薄膜 / オクタフルオロシクロブタン / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、オクタフルオロシクロブタン（c-C4F8）の凝縮層にHeやArの直流放電プラズマで生起した低速電子や準安定励起種を同時に照射することによりF含有アモルファスカーボン薄膜(a-C:F)を合成した。F/C組成比を制御し、透明性が高く均質性の高い高架橋型フッ素含有ポリエチレンおよびパーフルオロカーボン(PFC)樹脂合成条件を探索した。テトラメチルシラン（Si(CH3)4）を用いてSi添加を試み、表面形状、化学的安定性や機械的強度など薄膜物性に関する基礎的なデータを蓄積した。基板表面とPFC薄膜の中間層としてSi添加により密着性の向上や光学バンドギャップ制御が可能であることが示唆された。
本研究を通じて、低速電子線誘起反応と水素原子の低温トンネル反応を利用した独自の製膜法を用いて、温室効果ガスの一種で削減対象であるフッ素含有温室効果ガス（F-GHG）を低温で分解し、a-C:FやPFC薄膜を合成した。表面形状や化学結合状態、水の接触角等の物性を詳細かつ系統的調べ、付加価値の高い機能性薄膜として応用するための基礎的知見を得ることができた。原料ガスおよび電子線のフラックスの制御により、C-C 網目構造が成長した緻密性に高いカーボンリッチなa-C:Fや、凹凸の大きな超撥水性の樹状ポリテトラフルオロエチレン（PTFE） の低温合成プロセスを確立した。
本研究から、既存のプラズマプロセスでは困難であった低融点素材のプラスチックや繊維や和紙表面に、高品質のフッ素樹脂薄膜を形成可能な新規低温合成としての有効性が実証された。さらに、環境規制から廃棄処分となった種々のPFC やHFCをPFC薄膜として固定化（除害）可能であることから、環境負荷の軽減が可能なリサイクル型除害法としての活用が期待される。
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