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2013 Fiscal Year Annual Research Report

DLC薄膜の3次元ナノコーティングおよびプラズマ挙動解析

Research Project

Project/Area Number 23360072
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

崔 ジュン豪  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30392632)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 孝久  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60152716)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
KeywordsDLC膜 / バイポーラPBII / PIC-MCC / マイクロトレンチ / ラマン分光分析
Research Abstract

DLC(Diamond-Like Carbon)膜は、低摩擦性、離型性、耐食性に優れ、様々な機械部品の表面処理に使われている。一方、機械部品のほとんどは3次元形状を有しており、従来のDLC成膜技術では複雑3次元形状の部材への均一なDLC成膜は困難である。そこで本研究の目的は、マクロからナノスケールまでの3次元DLC成膜手法を確立するとともに、3次元空間におけるプラズマ挙動を明らかにすることである。平成23年、24年にはマイクロ・ナノトレンチへのDLC成膜、バルクプラズマの計測を行った。本年度はトレンチへのDLC成膜のメカニズムを解明するためにプラズマ計算を行った。PIC-MCC法を用いてPBII装置の真空チャンバー(数十cmオーダのサイズ)内部に置かれたマイクロトレンチ周囲のプラズマを計算するためには,数十センチメートルオーダのマクロ空間をサブマイクロスケールのセルに細かく分けてそれぞれのセルにおいて荷電粒子(超粒子)の挙動を追跡しなければならないが,これは膨大な計算時間がかかるため現実的ではない.そこで本研究では,まずマクロ空間でのバルクプラズマを計算し,電極と接するセル(サンプルの表面近傍)においてのプラズマ状態をマイクロ空間での初期条件として用いることで,マイクロ空間での荷電粒子の挙動を解析する2段階の計算手法を開発することで計算に成功した.得られた新しい知見として、マイクロトレンチの側面では,上面と底面に比べて異なるDLC膜の構造を示す.負電圧が小さい-0.5kVの場合,側面に入射されるイオンエネルギーが上面に入射されるイオンエネルギーに比べ小さくなり,膜はよりポリマーライクな構造に遷移する.一方、負電圧が高い-15kVの場合,通常のPBII成膜プロセスとは異なり、側面でのDLC膜はトレンチの底面からのスパッタリング効果による膜の堆積が支配的になる.

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (16 results)

All 2014 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 古典分子動力学法を用いた水素フリーDLC 膜における表面構造のナノスケール解析2014

    • Author(s)
      澤井周, 熊谷知久, 崔埈豪, 加藤孝久
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 59, 2 Pages: 110, 117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ラマン分光法によるDLC膜の機械特性評価および予測(第1報)―トルエン原料ガスを用いたバイポーラPBII&D法により作成したDLC膜―2013

    • Author(s)
      崔埈豪, 石井啓資, 加藤孝久, 川口雅弘
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 58,8 Pages: 596, 602

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] バイポーラPBII法によるトレンチ形状物へのDLC成膜2013

    • Author(s)
      平田祐樹, 朴元淳, 崔埈豪, 加藤孝久
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 58, 11 Pages: 841, 847

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural and environmental dependence of superlow friction in ion vapor deposited a-C:H:Si films for solid lubrication application2013

    • Author(s)
      X Chen, T Kato, M Kawaguchi, M Nosaka, J Choi
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 46 Pages: 255304

    • DOI

      10.1088/0022-3727/46/25/255304

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] DLC Coating on a Trench-Shaped Target by Bipolar PBII2014

    • Author(s)
      Y. Hirata, T. Kato, J. Choi
    • Organizer
      10th International Conference on the Science of Hard Materials 2014
    • Place of Presentation
      Cancun, Mexico
    • Year and Date
      20140310-20140314
  • [Presentation] マイクロ・ナノスケール三次元DLCコーティング:膜特性の評価およびプラズマ挙動解析2014

    • Author(s)
      崔埈豪
    • Organizer
      第16回「トライボコーティングの現状と将来」シンポジウム
    • Place of Presentation
      埼玉県和光市, 独立行政法人理化学研究所
    • Year and Date
      20140228-20140228
    • Invited
  • [Presentation] バイポーラPBII法によるトレンチ形状物へのDLCコーティング―膜の構造および機械的特性評価2013

    • Author(s)
      平田祐樹, 大西弘益, 加藤孝久, 崔埈豪
    • Organizer
      第54回 真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市, つくば国際会議場
    • Year and Date
      20131126-20131128
  • [Presentation] バイポーラPBII法によるトレンチ形状物へのDLCコーティング―プラズマ挙動解析2013

    • Author(s)
      平田祐樹, 朴元淳, 加藤孝久, 崔埈豪
    • Organizer
      第54回 真空に関する連合講演会
    • Place of Presentation
      茨城県つくば市, つくば国際会議場
    • Year and Date
      20131126-20131128
  • [Presentation] バイポーラPBII法によるマイクロトレンチへのDLCコーティング2013

    • Author(s)
      平田祐樹, 朴元淳, 下園隼人, 崔埈豪, 加藤孝久
    • Organizer
      第5回 マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市, 仙台国際センター
    • Year and Date
      20131105-20131107
  • [Presentation] 曲面形状物の表面上に作製したDLC膜の構造評価2013

    • Author(s)
      崔埈豪, 八田鉄也, 加藤孝久
    • Organizer
      第5回 マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市, 仙台国際センター
    • Year and Date
      20131105-20131107
  • [Presentation] Raman Evaluation on Structural Changes of DLC Films Prepared by Bipolar-Type Plasma Based Ion Implantation and Deposition2013

    • Author(s)
      S. Nakao, J. Choi, T. Sonoda, M. Ikeyama, T. Kato
    • Organizer
      International Conference of Diamond and Carbon Materials 2013
    • Place of Presentation
      Riva del Garda, Italy
    • Year and Date
      20130902-20130905
  • [Presentation] DLC coating on a micro-trench using bipolar PBII2013

    • Author(s)
      Junho Choi, Hideyuki Tokioka, Wonsoon Park, Yuuki Hirata, Takahisa Kato
    • Organizer
      Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2013
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20130624-20130628
    • Invited
  • [Presentation] プラズマシミュレーションによるマイクロレンチ形状物への三次元DLCコーティング解析2013

    • Author(s)
      朴元淳,平田祐樹,崔埈豪,加藤孝久
    • Organizer
      日本トライボロジー学会
    • Place of Presentation
      東京都, 国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      20130520-20130522
  • [Presentation] バイポーラPBII法によるマイクロ・ナノスケールトレンチパターンへの三次元DLCコーティング2013

    • Author(s)
      崔埈豪,時岡秀行,朴元淳,平田祐樹,加藤孝久
    • Organizer
      日本トライボロジー学会
    • Place of Presentation
      東京都, 国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      20130520-20130522
  • [Presentation] トレンチ形状物への三次元DLCコーティングおよびプラズマ挙動解析2013

    • Author(s)
      平田祐樹,朴元淳,崔埈豪,加藤孝久
    • Organizer
      日本トライボロジー学会
    • Place of Presentation
      東京都, 国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      20130520-20130522
  • [Presentation] Raman Study of DLC Films prepared by Bipolar PBII&D2013

    • Author(s)
      Junho Choi, Takayuki Hibi, Takahisa Kato, Masahiro Kawaguchi
    • Organizer
      World Tribology Congress 2013
    • Place of Presentation
      Torino, Italy
    • Year and Date
      2013-09-09

URL: 

Published: 2015-05-28  

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