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2010 Fiscal Year Annual Research Report

プラズマプロセスの制御によるアモルファス炭素膜の揺らぎのない成膜プロセスの創成

Research Project

Project/Area Number 20684027
Research InstitutionNagasaki University

Principal Investigator

篠原 正典  長崎大学, 生産科学研究科, 助教 (80346931)

Keywords反応性プラズマ / アモルファス炭素膜 / プラズマプロセス / 多重内部反射赤外分光 / 成長過程 / 付加反応 / 水素の役割
Research Abstract

アモルファス炭素膜は、化学的・機械的安性、摺動性など有用な性質があり、低温で成長できる有用な膜である。しかし、時々刻々変化する反応性プラズマのプロセスを制御できず、プロセスの厳しい要望に答えることのできない場合が多い。そこで、本研究では、時々刻々変化する反応性プラズマプロセスを制御する方法を世界に先駆けて提示するためにプラズマプロセスによるアモルファス炭素膜の成長メカニズムを明らかにすることに主眼をおいた。本年は、工業的にも広く用いられているアセチレンプラズマを用いた成長様式を調べた。これまで成長速度が速いことが知られていたが、膜質が悪いなどの指摘もあり、その制御法が求められていた。そこで本研究において、赤外分光法を用いて、膜成長における反応過程を調べたところ、プラズマで分解されたアセチレン分子の解離種が膜表面に吸着し、次にやってくる解離種と解離種中の三重結合同士で結合し二重結合を形成する。その二重結合は次にやってくる解離種と結合し単結合となるという付加反応が起こっていることが分かった。フローティングの状態で成膜すると、この付加反応が進み、膜中には炭素同士の単結合が多い膜になることが分かった。一方、バイアスを印加して成膜すると、バイアスによりイオン成分が多く引き寄せられる結果、膜中には多くの2重結合を持った成分が形成されることが分かった。さらに、水素プラズマによる炭素膜の水素化、およびその基板温度依存性を調べ、成長過程における水素の役割・基板温度の効果について成長メカニズムに関する新たな知見を得た。さらに、酸素プラズマ曝露による親水性の向上およびそのメカニズムについても明らかにでき、親水性のアモルファス炭素膜の成膜の制御も可能となった。このように、本研究はこれまで明らかにできなかった成長メカニズムを明らかにし、膜成長制御につながるたいへん重要な知見を得ることのできる重要な研究である。さらに、これら一連の成果はアモルファス炭素膜ばかりでなく、炭素材料一般に通用する非常に有益な知見であり、その意義は大きい。

  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Difference of deposition process of an amorphous carbon film due to source gases2010

    • Author(s)
      M.Shinohara, 他
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 518 Pages: 3497-350

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] アセチレンプラズマを用いたアモルファス炭素膜の成膜過程の赤外分光解析2010

    • Author(s)
      篠原正典, 他
    • Journal Title

      表面科学

      Volume: 31 Pages: 400-404

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Substrate Bias Effects on Amorphous Carbon Film Deposition Process during Acetylene Plasma, Investigated with Infrared Spectroscopy2010

    • Author(s)
      M.Shinohara, 他
    • Journal Title

      Transactions of MRS-Japan

      Volume: 35 Pages: 563-566

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重水素プラズマとアモルファス炭素薄膜の表面反応の「その場」「実時間」計測2010

    • Author(s)
      河上貴聡、原幸治郎、篠原正典、藤山寛、松田良信
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会九州・山口・沖縄支部支部会 論文集

      Volume: 1 Pages: 11-12

  • [Journal Article] 酸素プラズマによるアモルファス炭素膜の酸化過程における基板温度依存性2010

    • Author(s)
      河上貴聡、原幸治郎、篠原正典、松田良信、藤山寛
    • Journal Title

      応用物理学会九州支部学術講演会予稿集

      Volume: 1 Pages: 96-96

  • [Journal Article] Reaction of Oxygen Plasma with Amorphous Carbon Films2010

    • Author(s)
      M.Shinohara, et al.
    • Journal Title

      日本MRS学術シンポジウム予稿集

      Volume: 1 Pages: A-13

  • [Presentation] プラズマプロセスの赤外分光解析2011

    • Author(s)
      篠原正典
    • Organizer
      原子分子光の素過程とプラズマ分光の研究フロンティア」「原子分子データ応用フォーラムセミナー」合同研究会
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所(招待講演)
    • Year and Date
      2011-02-04
  • [Presentation] プラズマプロセスにおける「その場・実時間」反応過程解析2010

    • Author(s)
      河上貴聡, 原幸治郎, 川副大樹, 稲吉孝紀, 篠原正典, 松田良信, 藤山寛, 新田祐樹, 中谷達行
    • Organizer
      応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学(講演奨励賞記念講演(招待講演))
    • Year and Date
      20100914-20100917
  • [Presentation] アモルファス炭素薄膜の成長過程の基板温度依存牲2010

    • Author(s)
      原幸治郎, 河上貴聡, 篠原正典, 松田良信, 藤山寛
    • Organizer
      応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      20100914-20100917
  • [Presentation] 重水素プラズマとアモルファス炭素薄膜の表面反応の「その場」「実時間」計測2010

    • Author(s)
      河上貴聡、原幸治郎、篠原正典、藤山寛、松田良信
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会九州・山口・沖縄支部支部会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2010-12-18
  • [Presentation] 酸素プラズマによるアモルファス炭素膜の酸化過程における基板温度依存性2010

    • Author(s)
      河上貴聡、原幸治郎、篠原正典、松田良信、藤山寛
    • Organizer
      応用物理学会九州支部学術講演会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2010-11-27
  • [Presentation] Investigation of amorphous carbon film deposition process2010

    • Author(s)
      M.Shinohara
    • Organizer
      1st International Workshop on Plasma Scientech for All Something
    • Place of Presentation
      Beijin-China(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-15

URL: 

Published: 2012-07-19  

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