| 研究課題/領域番号 |
21K04164
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 有明工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
原 武嗣 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (20413867)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ナノ微結晶ダイヤモンド膜 / 電気化学電極 / 金属基板 / 同軸型アークプラズマ蒸着法 / ナノ微結晶ダイヤモンド / 金属基板上形成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者は、同軸型アークプラズマ蒸着法により、アモルファス炭素との混相ではあるものの、ナノ微結晶ダイヤモンド膜を非加熱の低抵抗Si基板上で作製できている。NCD膜の主な作製法である化学気相成長法では、基板材料への高温付与が必要である。高い基板温度は、基板材料の熱膨張係数の差が残留応力となり生じる膜剥離の原因となる。本手法で形成した高耐久性型ナノ微結晶ダイヤモンド膜を電気化学電極に適用することを目的とし、本研究を遂行する。
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| 研究成果の概要 |
本課題では、金属基板上で形成したナノ微結晶ダイヤモンド（NCD）膜を高性能電気化学電極に適用すべく研究を行った。初年度は、金属基板上で膜形成ができた際の比較対称とするために、Si基板上で形成したNCD膜の物質検出性能を調査した。並行して、電気化学センサのシステム構築にも着手した。膜のマイクロ電子線回折(MED)では、極めて弱いdiamond-111に起因するパターンが観測されたが、構造評価としては別手法の探索が必要であることが分かった。最終年度までは、基板の表面状態に着目して膜形成に着手した。劇毒物非該当の表面処理剤を用いて、電気化学基礎特性の優れたカーボン膜をタングステン基板上に形成できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、基板への熱付与を行わず、かつ反応ガスを使用せずにナノ微結晶ダイヤモンド膜の形成を試みている。主流の作製法である化学気相成長法からすると異例ともいえるが、本課題では、環境・人体に優しい基板表面処理法を提案し、金属材料であるタングステン基板上で膜を形成できており、更に作製法としての優位性を高めた。膜構造の本格的な評価は今後の課題だが、電気基礎特性評価では、高性能電気化学センサ用電極として期待されているダイヤモンドやダイヤモンドライクカーボンに似た特性を有していた。これらの材料は硬質皮膜材や電子デバイス材としても期待されており、本研究で形成した膜は、広い分野での活躍が期待できる。
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