2023 Fiscal Year Annual Research Report
金属基板上形成を可能としたナノ微結晶ダイヤモンド膜による高性能電気化学電極の創製
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21K04164
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| Research Institution | Ariake National College of Technology |
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Principal Investigator |
原 武嗣 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (20413867)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノ微結晶ダイヤモンド / 電気化学電極 / 金属基板 / 同軸型アークプラズマ蒸着法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請で採用している同軸型アークプラズマ蒸着（CAPD）では、熱付与を行わないシリコン（Si）基板上でナノ結晶ダイヤモンド（NCD）膜形成に成功している。膜形成には反応ガスを一切使用しておらず、これらはNCD膜の主流の形成法であるCVD法からすると異例ともいえる。以上のように、本申請ではCVD法によるNCD膜形成において抱える課題点を克服しながらも、金属基板上で膜形成を行い、高耐久型の電気化学電極を作製することを目的として研究に取り組んできた。特に最終年度では、これまでに得ている優れた膜形成条件を維持しながら、金属基板上に優れた電気化学特性を有する膜を形成すべく、基板表面の自然酸化膜の除去に注目して研究を行った。基板前処理の従来的手法として、(i)真空下でアルゴン（Ar）イオンを照射する手法や、(ii)フッ化水素酸を使用しする手法が挙げられる。これらの手法により、適切な処理を行えば自然酸化膜の除去が可能であるが、(i)では、成膜装置にArイオンビーム発生装置と照射機構を導入する必要がある。(ii)は成膜分野において広く用いられている手法であるが、フッ化水素酸は環境・人体に非常に毒性が強く、気軽に使用できるとは言い難い。本申請では、劇毒物非該当である金属表面処理液を選定し、まずはタングステン（W）基板上に均一的なカーボン膜を形成する基板前処理条件を解明できた。さらに、作製膜の電気化学基礎特性が、高性能電気化学センサ用電極として注目されているダイヤモンド電極やダイヤモンド状炭素電極に似ていることが確認でき、膜が電気化学電極として十分検討できることを突き止めた。
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