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多機能ダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜センサに関する研究

Research Project

Project/Area Number 04J03420
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionTohoku University
Research Fellow 竹野 貴法  東北大学, 流体化学研究所, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords積層膜 / 多機能化 / グラニュラー薄膜 / ホッピング伝導 / タングステンカーバイド / 超伝導薄膜 / 磁気抵抗効果 / 温度センサ / 磁場センサ / クラスタ / グラニュラー構造 / 電気伝導
Research Abstract

1.目的
センサの実用化のため、タングステンを含むDLC(以下、W-DLC)膜を用いて積層構造を作製し、電気的・機械的特性を評価する。本年度はW-DLC/DLC/Si及びDLC/W-DLC/Siの2種類の積層膜について検討する。前者は一般的な工業用材料である金属系材料上に製膜することを模擬したもので、中間DLC層の電気的な絶縁層としての機能性を評価する。一方、後者はW-DLCセンサ層を保護する目的でDLC層を作製したものであり、その機能性について摩擦磨耗試験結果より検討する。
2.研究実績
(1)W-DLC/DLC/Si積層構造
膜の面内方向の電気抵抗が数100Ωであるのに対し、膜厚方向の抵抗が数MΩであったことから、中間DLC層は絶縁層として機能する事がわかった。透過型電子顕微鏡により導電性シリコン基板上に積層構造が作製されていることを確認し、W-DLCとDLCとの間には明瞭な境界面が存在しないことがわかった。この領域をX線光電子分光法により評価したところ、透過型電子顕微鏡の結果と同様に明瞭な境界を示す化学的な結合状態は存在しないことがわかった。よって、W-DLC/DLC/Si積層膜においては上部W-DLCの炭素母相と中間DLCの構造は同等であり、相が連続的に存在していることから、良好な密着性を示す。本知見により、導電性基板上にW-DLCセンサ作製の可能性が示された。
(2)DLC/W-DLC/Si積層構造
透過型電子顕微鏡により積層構造を確認した。また、W-DLC/DLC/Si積層構造と同様に、層間に明瞭な境界が存在せず、連続的な構造である事がわかった。ボールオンディスク型の摩擦磨耗試験器により、摩擦の相手材をステンレススティール球との間で摩擦・磨耗の耐久性試験を行ったところ、W-DLC膜が試験の初期段階においてはく離もしくは膜への損傷が著しかった。一方、DLC/W-DLC/Siにおいては試験回転数が1万回転を超えても、中間に存在するW-DLCセンサ層への損傷がなかった。本知見により上部DLC層の保護膜としての機能性が示された。
以上2種類の試験により機械的機能性とセンサとしての機能性を有する多機能センサ作製の可能性が示された。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(11 results)

All 2006 2005 2004

All Journal Article (11 results)

  • [Journal Article] Electrically conductive properties of tungsten-containing diamond-like carbon films2006

    • Author(s)
      T.Takeno et al.
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials 15

      Pages: 1902-1905

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Superconductivity in W-containing diamond-like Nanocomposite films2006

    • Author(s)
      H.Miki et al.
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials 15

      Pages: 1898-1901

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Superconducting Property In Tungsten Containing Amorphous Carbon Composite2006

    • Author(s)
      Hiroyuki Miki, Takanori Takeno et al.
    • Journal Title

      IEEE Conference on Emerging Technologies - Nanoelectronics

      Pages: 244-244

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Metal-containing diamond-like nanocomposite temperature sensors2005

    • Author(s)
      Takanori Takeno et al.
    • Journal Title

      Journal of Advanced Science 17

      Pages: 64-67

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Deposition and Structural Analysis of Cobalt Containing Amorphous Hydrogenate Carbon Films2005

    • Author(s)
      T.Takeno et al.
    • Journal Title

      4^<th> International Conference on Materials Processing for Properties and Performance講演資料集

      Pages: 30-30

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Metal-containing diamond-like nanocomposite thin film for advanced temperature sensors2005

    • Author(s)
      T.Takeno, T.Takagi, A.Bozhko, M.Shupegin
    • Journal Title

      Materials Science Forum 475-479

      Pages: 2079-2282

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electron transport in amorphous carbon-silicon nanocomposites containing Nb2004

    • Author(s)
      A.Bozhko, T.Takagi, T.Takeno, M.Shupegin
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      Pages: 7566-7571

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electron transport in W-containing amorphous carbon-silicon diamond-like nanocomposites2004

    • Author(s)
      A.Bozhko, T.Takagi, T.Takeno, M.Shupegin
    • Journal Title

      Journal of Physics ; Condensed Matter 16

      Pages: 1-12

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 金属含有量のDLN薄膜構造への影響とその評価2004

    • Author(s)
      竹野貴法, 三木寛之, 高木敏行, 佐藤武志, A.Bozhko, M.Shupegin
    • Journal Title

      ダイヤモンドシンポジウム講演論文集

      Pages: 86-87

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] DLC硬質膜を用いた温度センサ機能性評価2004

    • Author(s)
      竹野貴法, 高木敏行, 三木寛之, 佐藤武志, A.Bozhko, M.Shupegin
    • Journal Title

      日本機械学会年次大会講演資料 6

      Pages: 295-296

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Metal-containing diamond-like carbon-silicon nanocomposite films as temperature seonsors2004

    • Author(s)
      T.Takeno, T.Takagi, A.Bozhko, M.Shupegin, T.Sato
    • Journal Title

      Materials Research Society Symposium Proceedings 785

      Pages: 513-518

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-03-31   Modified: 2016-04-21  

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