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閾値イオン化質量分析診断にもとづく超硬質窒化炭素結晶膜設計指針の確立

研究課題

研究課題/領域番号 11650760
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

伊藤 治彦  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70201928)

研究分担者 齋藤 秀俊 (斎藤 秀俊)  長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80250984)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2001年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2000年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1999年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード窒化炭素膜 / ECRプラズマCVD / マイクロ波プラズマCVD / シアン化合物 / 解離励起反応 / 発光分光 / 閾値イオン化質量分析 / CNラジカル / アモルファスCN膜 / 質量分析 / プラズマ診断 / C原子 / 炭素材料 / 高分解能発光スペクトル / 高周波バイアス / プラズマCVD / マイクロ波プラズマ / ECRプラズマ / 高分解能分光 / 発光スペクトル
研究概要

本研究は窒化炭素(CN_x)膜の硬質化および高窒素含有化のための条件を高分解能発光スペクトルおよび閾値イオン化質量分析法の両面から検討した。得られた成果は以下の通りである。
1.マイクロ波CVD法を用いたCN_x膜の生成と高分解能発光分光にもとづく反応解析 Arの放電フローとBrCNとの反応について、気相におけるCNラジカルの高分解能発光スペクトルの測定を行った。その結果、BrCNの解離励起過程は[1]Ar(^3P_<0,2>)からのエネルギー移動および[2]Ar^+からの電荷移動によるBrCN^+の生成と、それに引き続くBrCN^+と自由電子との再結合反応が競争して進行することが示された。
2.ECRプラズマCVD法を用いたCN_x膜の生成と高分解能発光分光にもとづく反応解析 ECRプラズマに対して(a)CN(B-X)発光スペクトルの測定、(b)ArのECRプラズマに対するArIおよびArII共鳴線のスペクトル測定および(c)ArのECRプラズマに対する電子プローブ測定を行った結果、ECRプラズマにおいては高速の自由電子の衝突によるBrCNの解離によりCN(B)状態が生成することが見出された。
3.閾値イオン化質量分析法にもとづくCN_x膜形成過程の研究 BrCNのイオン化に用いる衝撃電子の運動エネルギーを変化させて質スペクトルを測定した。その結果、BrCNの解離イオン化によってC^+が生成していることが確認された。このことから、マイクロ波およびECRプラズマCVDで得られるCN_x膜の窒素含有率の違いを以下のように説明することができた。
マイクロ波プラズマCVDにおけるBrCNの励起エネルギーは11.5-11.9eVである。C原子生成の閾エネルギーが11.6eVで励起エネルギーとほぼ等しいことから、C原子の生成断面積はきわめて小さいと予想される。したがって薄膜形成の前駆体はほぼCNラジカルのみであり、その結果高い窒素含有率(【less than or equal】50%)をもつCN_x膜が形成される。一方、ECRプラズマCVDは電子が25eV以上の高いエネルギーをもってBrCNに衝突していると考えらる。本研究による結果よりC^+が有効に生成していることからC原子についても高効率で生成すると予想される。したがってこのCイオンおよびC原子が存在する条件下ではCN_x膜に比べ炭素膜が優先的に生成し、窒素含有率が低く抑えられる(【less than or equal】20%)。

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (17件)

  • [文献書誌] 伊藤治彦, 伊藤典子, 高橋 勉, 高松大輔, 田中大祐, 齋藤秀俊: "Mechanism of Nitrogen Incorporation into Amorphous-CNx Films Formed by Plssma-Enhanced Chemiecal-Vapor Deposition of the Doublet and States of the CN Radical"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 1371-1377 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 伊藤典子, 高橋 勉, 田中大祐, 高松大輔, 齋藤秀俊: "Limitation of Nitrogen Incorporation into the Hydrogenated Amorphous Carbon Nitride Films Formed from the Dissociutive Excitation Reaction of CH3CN"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 332-337 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 神田 諭, 並木恵一, 伊藤典子, 齋藤秀俊: "Mechanism of Formation of the CN(B2Σ+) State from Dissociative Excitation Reaction of BrCN with Electron Cyclotron Resonance Plasma of Ar"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 田中一宏, 佐藤 陽, 伊藤典子, 齋藤秀俊: "Ion-Induced Processes in the Dissociative Execitation Reaction of BrCN to Synthesize Mechanically Hard Amorphous Carbon Nitride Films in the Microwave Plasma Chemical"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 並木恵一, 宮本洋司, 大高正巳: "Electronic Transition Moment of the A2Πr-X2Σ+ System of TiN"Journal of Molecular Structure. (印刷中).

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ito, N. Ito, T. Takahashi, H. Takamatsu, D. Tanaka, and H. Saitoh: "Mechanism of Nitrogen Incorporation into Amorphous-CN_x Films Formed by Plasma-Enhanced Chemical-Vapor Deposition of the Doublet and Quartet States of the CN Radical"Japanese Journal of Applied Physics. 39. 11371-1377 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ito, N. Ito, T. Takahashi, D. Tanaka, H. Takamatsu, and H. Saitoh: "Limitation of Nitrogen Incorporation into the Hydrogenated Amorphous Carbon Nitride Films Formed from the Dissociative Excitation Reaction of CH_3CN"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 332-337 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ito, S. Kanda, K.C. Namiki, N. Ito, and H. Saitoh: "Mechanism of Formation of the CN(B^2Σ^+) State from Dissociative Excitation Reaction of BrCN with Electron Cyclotron Resonance Plasma of Ar"Japanese Journal of Applied Physics. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ito, K. Tanaka, A. Sato, N. Ito, and H. Saitoh: "Ion-Induced Processes in the Dissociative Excitation Reaction of BrCN to Synthesize Mechanically Hard Amorphous Carbon Nitride Films in the Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition System"Japanese Journal of Applied Physics. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Ito, K.C. Namiki, Y. Miyamoto, and M. Ohtaka: "Electronic Transition Moment of the A^2II_rX^2Σ^+ System of TiN"Journal of Molecular Structure. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 神田諭, 並木恵一, 伊藤典子, 齋藤秀俊: "Mechanism of Formation of the CN (B^2Σ^+) State from Dissociative Excitation Reaction of BrCN with Electron Cyclotron Resonance Plasma of Ar"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 田中一宏, 佐藤陽, 伊藤典子, 齋藤秀俊: "Ion-Induced Processes in the Dissociative Excitation Reaction of BrCN to Synthesize Mechanically Hard Amorphous Carbon Nitride Films in the Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition System"Japanese Journal of Applied Physics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤治彦, 並木恵一, 宮本洋司, 大高正巳: "Electronic Transition Moment of the A^2Π-X^2Σ^+ System of TiN"Journal of Molecular Structure. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤治彦: "Limitation of Nitrogen Incorporation into the Hydrogenated Amorphous Carbon Nitride Films Formed from the Dissociative Excitation Reaction of CH_3CN"Journal of Applied Physics. 40・1. 332-337 (2001)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 齋藤秀俊: "Hardness and Structure of a-CNx Films Synthesized by Chemical Vapor Deposition"Journal of Applied Physics. 39・7A. 4148-4152 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤治彦: "Mechanism of Nitrogen Incorporation into the Amorphous-CN_x Films Formed from the Plasma-Enhanced Chemical-Vapor-Deposition of the Doublet and Quartet States of the CN Radical"Japanese Journal of Applied Physics. 39(印刷中). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 斎藤秀俊: "Synthesis of Amorphous Carbon Nitride Films Using Dissociative Excitation Reaction"Japanese Journal of Applied Physics. 39(印刷). (2000)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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