シリコンおよび窒素を添加したダイヤモンドライクカーボンの新規機能の発現と高機能化

• 研究課題/領域番号: 15K06432
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 中澤 日出樹 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90344613)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: カーボン材料 / プラズマ化学気相成長法 / レーザーアブレーション法

研究成果の概要

ダイヤモンドライクカーボン（DLC）薄膜は、高硬度、高耐摩耗性、低摩擦係数、高化学的安定性、高生体親和性などの優れた特徴を有している。本研究では、従来のDLC薄膜に比べて機械的・電気的・光学的特性などが向上するシリコン(Si)および窒素(N)を添加したDLC薄膜の研究開発を行った。また、DLCの特性を更に向上させるための基礎的知見を得るために、構造、化学結合状態と膜特性との相関関係を調べた。その結果、DLC薄膜へのSiおよびNの共添加は機械的・電気的・光学的特性の向上に有効であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Impacts of substrate bias and dilution gas on the properties of Si-incorporated diamond-like carbon films by plasma deposition using organosilane as a Si source (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, S. Miura, K. Nakamura, Y. Nara
  • 雑誌名: Tnin Solid Films 巻: 654 ページ: 38-48
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2018.03.075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of source gases on the properties of silicon/nitrogen-incorporated diamond-like carbon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Hideki、Magara Kohei、Takami Takahiro、Ogasawara Haruka、Enta Yoshiharu、Suzuki Yushi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 636 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2017.05.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of boron/nitrogen- incorporated diamond-like carbon films by pulsed laser deposition using nitrogen gas and a boron-containing graphite target (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, R. Osozawa, Y. Mohnai, Y. Nara
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 10 ページ: 105501-105501
  • DOI: 10.7567/jjap.56.105501
  • NAID: 210000148332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tribological properties and thermal stability of hydrogenated, silicon/nitrogen-coincorporated diamond-like carbon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideki Nakazawa, Saori Okuno, Kohei Magara, Kazuki Nakamura, Soushi Miura, Yoshiharu Enta
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1255011-9
  • DOI: 10.7567/jjap.55.125501
  • NAID: 210000147302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and electrical properties and current-voltage characteristics of nitrogen-doped diamond-like carbon films on Si substrates by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Tsuchiya, K. Murakami, K. Magara, K. Nakamura, H. Ohashi, K. Tokuda, T. Takami, H. Ogasawara, Y. Enta, Y. Suzuki, S. Ando, H. Nakazawa
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 未定
  • NAID: 210000146590
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Preparation and characterization of nitrogen/silicon-incorporated diamond-like carbon films (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, K. Nakamura, H. Ohashi, T. Yokoyama, K. Tajima, N. Endo, M. Suemitsu, Y. Enta, Y. Kobayashi, Y. Suzuki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of nitrogen doping on the chemical bonding states and properties of silicon-doped diamond-like carbon films (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, H. Ohashi, T. Yokoyama, K. Tajima, N. Endo, M. Suemitsu, Y. Enta, Y. Kobayashi, H. Nakazawa
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science
  • 国際学会
• [学会発表] 希釈ガスに水素ガスを用いたプラズマ化学気相成長法による Si/N共添加DLC薄膜の作製と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 小林 康之, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 応用物理学会東北支部第71回学術講演会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 年月日: 2016-12-01
• [学会発表] 希釈ガスに水素を用いたプラズマ化学気相成長法によるSi/N共添加ダイヤモンドライクカーボンの膜特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 2016真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] 希釈ガスに水素ガスを用いたプラズマCVD法による N添加およびSi/N共添加DLC膜の特性比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 第30回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] 希釈ガスとしてH2を用いたプラズマCVD法によるDLC膜特性への SiおよびN添加効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村 和樹, 大橋 遼, 横山 大, 田島 圭一郎, 遠藤 則史, 末光 眞希, 遠田 義晴, 中澤 日出樹
  • 学会等名: 秋季第77回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Impacts of substrate bias and dilution gas on the properties of Si-doped diamond-like carbon films by plasma deposition using organosilane as a Si source (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, S. Miura
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials 2016
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2016-09-04
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of doped diamond-like carbon films prepared by pulsed laser deposition (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology Cancun Meeting
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Thermal stabilities of silicon/nitrogen codoped diamond-like carbon films prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa, S. Okuno, K. Magara
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials 2015
  • 発表場所: Bad Homburg, Germany
  • 年月日: 2015-09-06
  • 国際学会
• [学会発表] 高周波プラズマ化学気相成長法による窒素添加DLC薄膜の膜特性への基板バイアスの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 土屋政人、村上和輝、佐藤達人、高見貴弘、遠田義晴、中澤日出樹
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子部品・材料研究会
  • 発表場所: 弘前大学
  • 年月日: 2015-08-10
• [学会発表] Deposition and ｃharacterization of ｓilicon/ｎitrogen-ｄoped ｄiamond-ｌike ｃarbon ｆilms (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Nakazawa
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology Cancun Meeting
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会 / 招待講演