| 研究課題/領域番号 |
22K03590
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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14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
太田 貴之 名城大学, 理工学部, 教授 (10379612)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 大電力パルススパッタ / アモルファスカーボン / イオン生成過程 / 炭素イオン / イオン化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、スパッタを用いた超硬質アモルファスカーボン膜を実現するために、イオン化が困難な炭素原子のイオン化を促進し、基板に供給するイオン化スパッタプロセスを探求する。これを実現するためには、大電力パルススパッタを用いた高エネルギーイオンの高効率生成手法に着目し、高電圧パルス（パルス数、パルスの極性、パルス幅等）及び希ガスの効果について調査を行う。また、質量分析法及び発光分光法等のプラズマ診断を行うことで、イオン生成過程と基板への輸送過程を体系的に明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、イオン化が困難な炭素原子のイオン化を促進し基板に供給するイオン化スパッタプロセスを実現するために、大電力パルススパッタを用いた高エネルギーイオンの高効率生成手法の探求を目的としている。具体的には、①高電圧パルス（パルス間隔、パルスの極性、パルス幅等）及び②希ガスの効果について、硬質アモルファスカーボン薄膜の膜質評価とともに質量分析法及び発光分光法等のプラズマ診断を行うことで、イオン生成過程と基板への輸送過程を体系的に明らかにすることである。
本年度は、①高電圧パルスの効果として、直流、シングルネガティブパルス、ダブルネガティブパルスの比較を行った。その結果、ダブルネガティブパルスを用いることにより最も高硬度DLC膜を、直流と同等の成膜速度で成膜することができた。また、２つのパルス間隔を最適化することにより、硬度が向上することを見出した。②希ガスの効果として、アルゴン、キセノン、ネオンガスでの成膜を行った。従来報告のあった質量の小さいネオンガスによるDLC膜の高硬度化に加えて、質量の大きいキセノンガスでも高硬度化が可能であることを見出した。また、エネルギーアナライザ付き質量分析装置を用いて、大電力パルススパッタリング中の炭素イオンと希ガス（アルゴンイオン及びキセノンイオン）のエネルギー分布の測定を行った。①ダブルネガティブパルスにおける第２番目のパルスによって生成されたイオンフラックスとエネルギーは、第１番目のパルスによって生成されたイオンよりも大きいことが実験的に明らかにされた。②大電力パルススパッタにおいて、希ガスとしてキセノンを用いた系での炭素イオンとキセノンイオンのイオンフラックスとエネルギーを初めて計測した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①ダブルネガティブパルスおよびそのパルス間隔の効果、②アルゴン及びキセノンガスの効果について、実験を進めた。それぞれに対して、硬質アモルファスカーボン薄膜の膜質評価（ラマン散乱分光、ＸＰＳ、ＸＲＲ）とともにエネルギー分解及び時間分解質量分析によるイオンフラックスとエネルギーの評価を行った。研究は当初計画の予定どおり進んでおり、このような判断とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
炭素と希ガスのイオン生成過程と基板への輸送過程、及び膜質の関係を体系的に明らかにするために、前年までの実験条件に加えて、特に以下の効果に着目して研究を進める。①ダブルネガティブパルスにおけるパルス幅の効果と第２番目パルスの極性の効果、②ヘリウム及びネオンガスの効果。
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