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2022 Fiscal Year Research-status Report

大電力パルススパッタ法を用いたカーボンイオンの高効率生成メカニズムの探求

Research Project

Project/Area Number 22K03590
Research InstitutionMeijo University

Principal Investigator

太田 貴之  名城大学, 理工学部, 教授 (10379612)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords大電力パルススパッタ / アモルファスカーボン / イオン生成過程
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、イオン化が困難な炭素原子のイオン化を促進し基板に供給するイオン化スパッタプロセスを実現するために、大電力パルススパッタを用いた高エネルギーイオンの高効率生成手法の探求を目的としている。具体的には、①高電圧パルス(パルス間隔、パルスの極性、パルス幅等)及び②希ガスの効果について、硬質アモルファスカーボン薄膜の膜質評価とともに質量分析法及び発光分光法等のプラズマ診断を行うことで、イオン生成過程と基板への輸送過程を体系的に明らかにすることである。
本年度は、①高電圧パルスの効果として、直流、シングルネガティブパルス、ダブルネガティブパルスの比較を行った。その結果、ダブルネガティブパルスを用いることにより最も高硬度DLC膜を、直流と同等の成膜速度で成膜することができた。また、2つのパルス間隔を最適化することにより、硬度が向上することを見出した。②希ガスの効果として、アルゴン、キセノン、ネオンガスでの成膜を行った。従来報告のあった質量の小さいネオンガスによるDLC膜の高硬度化に加えて、質量の大きいキセノンガスでも高硬度化が可能であることを見出した。また、エネルギーアナライザ付き質量分析装置を用いて、大電力パルススパッタリング中の炭素イオンと希ガス(アルゴンイオン及びキセノンイオン)のエネルギー分布の測定を行った。①ダブルネガティブパルスにおける第2番目のパルスによって生成されたイオンフラックスとエネルギーは、第1番目のパルスによって生成されたイオンよりも大きいことが実験的に明らかにされた。②大電力パルススパッタにおいて、希ガスとしてキセノンを用いた系での炭素イオンとキセノンイオンのイオンフラックスとエネルギーを初めて計測した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

①ダブルネガティブパルスおよびそのパルス間隔の効果、②アルゴン及びキセノンガスの効果について、実験を進めた。それぞれに対して、硬質アモルファスカーボン薄膜の膜質評価(ラマン散乱分光、XPS、XRR)とともにエネルギー分解及び時間分解質量分析によるイオンフラックスとエネルギーの評価を行った。研究は当初計画の予定どおり進んでおり、このような判断とした。

Strategy for Future Research Activity

炭素と希ガスのイオン生成過程と基板への輸送過程、及び膜質の関係を体系的に明らかにするために、前年までの実験条件に加えて、特に以下の効果に着目して研究を進める。①ダブルネガティブパルスにおけるパルス幅の効果と第2番目パルスの極性の効果、②ヘリウム及びネオンガスの効果。

Causes of Carryover

端数が残額となった。翌年度分と合わせて執行予定である。

  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] 大電力パルススパッタにおけるイオンの解析2023

    • Author(s)
      太田貴之
    • Journal Title

      電気学会技術報告第1546号「プラズマ材料表面処理技術の最新動向」

      Volume: 1546 Pages: 9-12

  • [Presentation] Behavior of ion energy and flux in carbon-HPPMS2023

    • Author(s)
      Takayuki Ohta
    • Organizer
      HiPIMS Today
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ユニポーラダブルパルス印加大電力パルススパッタを用いたDLC成膜2023

    • Author(s)
      太田 貴之、國枝 滉、小田 昭紀、上坂 裕之
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Deposition of diamond-like carbon using double-pulse target voltage on high power pulsed magnetron sputtering2023

    • Author(s)
      Hiro Kunieda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta
    • Organizer
      Taiwan- Japan Joint Workshop on 11th Workshop for Electrical and Electronic Engineering Applications(WEEEA)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of diamond-like carbon film using Ar/Xe mixture gas on high power pulsed magnetron sputtering2023

    • Author(s)
      Keita Takeda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta
    • Organizer
      Taiwan- Japan Joint Workshop on 11th Workshop for Electrical and Electronic Engineering Applications(WEEEA)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of Diamond Like Carbon Using Double-Pulse Target Voltage on High-Power Pulsed Magnetron Sputtering2023

    • Author(s)
      Hiro Kunieda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka and Takayuki Ohta
    • Organizer
      ISPlasma2023/IC-PLANTS2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of Diamond-Like Carbon Film Using Ar/Xe Mixture Gas on High Power Pulsed Magnetron Sputtering2023

    • Author(s)
      Keita Takeda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka and Takayuki Ohta
    • Organizer
      ISPlasma2023/IC-PLANTS2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of Hard Carbon Films by High Power Pulse Magnetron Sputtering2022

    • Author(s)
      Takayuki Ohta, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka
    • Organizer
      International Conference on Metallurgical Coatings and Thin Films (ICMCTF) 2022
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Deposition of diamond-like carbon film by high power pulse magnetron sputtering2022

    • Author(s)
      太田 貴之
    • Organizer
      日本表面真空学会 スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会(SP部会)第172回定例研究会および第19回技術交流会、日本-ベルギー 二国間研究交流ワークショップ
    • Invited
  • [Presentation] 大電力パルススパッタリングを用いたダイヤモンドライクカーボン成膜におけるパルス制御の効果2022

    • Author(s)
      國枝 滉,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • Organizer
      表面技術協会 第146回講演大会
  • [Presentation] 大電力パルススパッタリングを用いたダイヤモンドライクカーボン成膜におけるキセノンガスの効果2022

    • Author(s)
      武田恵太,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • Organizer
      表面技術協会 第146回講演大会
  • [Presentation] 大電力パルススパッタリングを用いたダイヤモンドライクカーボン成膜におけるメタンガス導入効果2022

    • Author(s)
      奥村壮太,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • Organizer
      表面技術協会 第146回講演大会
  • [Presentation] 大電力パルススパッタリングを用いた窒素含有アモルファスカーボン膜の成膜2022

    • Author(s)
      臼井 諒,太田貴之
    • Organizer
      表面技術協会 第146回講演大会
  • [Presentation] 大電力パルススパッタを用いたDLC成膜における投入電力密度の効果2022

    • Author(s)
      太田 貴之、松島 丈、小田 昭紀、上坂 裕之
    • Organizer
      応用物理学会第83回秋季講演会
  • [Presentation] Deposition of nitrogen doped amorphous carbon film using high power impulse magnetron sputtering2022

    • Author(s)
      Ryo Usui, Takayuki Ohta
    • Organizer
      GEC-2022 / ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of pulse width on deposition of diamond-like carbon on high power pulsed magnetron sputtering2022

    • Author(s)
      Takayuki Ohta, Jo Matsushima, Sota Okumura, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka
    • Organizer
      GEC-2022 / ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gas phase diagnostics on high power pulsed magnetron sputtering using double-pulse target-voltage2022

    • Author(s)
      Hiro Kunieda, Akinori Oda, Kousaka Hiroyuki, Ohta Takayuki
    • Organizer
      GEC-2022 / ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of xenon gas on deposition of diamond-like carbon film using high power pulsed magnetron sputtering2022

    • Author(s)
      Keita Takeda, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Ohta Takayuki
    • Organizer
      GEC-2022 / ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Deposition of hydrogenated diamond-like carbon using high power impulse magnetron sputtering2022

    • Author(s)
      Sota Okumura, Akinori Oda, Hiroyuki Kousaka, Takayuki Ohta
    • Organizer
      GEC-2022 / ICRP-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gas phase diagnostics on high power pulsed magnetron sputtering using double-pulse target voltage for deposition of diamond like carbon2022

    • Author(s)
      Hiro Kunieda, Akinori Oda, Kousaka Hiroyuki, Ohta Takayuki
    • Organizer
      43rd INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON DRY PROCESS
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ダブルパルスターゲット印加電圧を用いた大電力パルスマグネトロンカーボンスパッタリングにおけるイオンの解析2022

    • Author(s)
      國枝 滉,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • Organizer
      令和4年度表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
  • [Presentation] 大電力パルスマグネトロンスパッタリングを用いたダイヤモンドライクカーボン成膜におけるXe ガスの効果2022

    • Author(s)
      武田恵太,小田昭紀,上坂裕之,太田貴之
    • Organizer
      令和4年度表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会

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Published: 2023-12-25  

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