| 研究課題/領域番号 |
21K13908
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
針谷 達 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (20757108)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | フィルタードパルスアークプラズマ / RFプラズマCVD / Qカーボン / アモルファスカーボン / 機能性薄膜 / RFプラズマ / DLC最表面層 / プラズマCVD / カーボンイオン照射 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Qカーボンは，2015年に初めて報告された炭素同素体であり，強磁性を示す超硬質アモルファスカーボンである。しかし，ナノパルスレーザーアブレーション法を用いた合成例しか報告がなく，レーザー照射面に対し部分的に得られるのみである。本研究では，プラズマ成膜プロセスにおいて，堆積膜最表面層の温度条件を制御することで，薄膜状のQカーボンを創製し，プラズマプロセスによるQカーボン合成条件を明らかにする。Qカーボンは，従来材料以上の高機能表面保護膜や，磁気抵抗ランダムアクセスメモリなどの次世代デバイス材料になり得る可能性を持っており，薄膜化によって，これらQカーボン応用の劇的な進展が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
Qカーボンは，高い炭素sp3割合を有し，強磁性の超硬質アモルファスカーボンである。本研究では，異なる2つのプラズマ源から成るプラズマ成膜法を用いることで，薄膜状Qカーボンの創製を目指した。フィルタードパルスアークプラズマ成膜装置をベースとし，高周波電圧を印加可能な基板ステージを作製した。アークプラズマ成膜では，3.14 g/cm3の高い膜密度を持つアモルファスカーボン膜が得られた。また，基板ステージを電極としてRF水素プラズマを生成した。本研究により，パルスアークプラズマ成膜装置内に，RFプラズマの生成が可能であることを示した。今後は，2つのプラズマ源を併用し，Qカーボン薄膜の創製を試みる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究期間内では，Qカーボン薄膜の合成には至っていないが，本研究を通じて得られた知見および開発装置は，今後のQカーボン薄膜合成の基礎となる。Qカーボンは，従来材料以上の高機能表面保護膜や，磁気抵抗ランダムアクセスメモリなどの次世代デバイス材料になり得る可能性を持っており，薄膜化によってQカーボン応用の劇的な進展が期待される。
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