高機能性・無機ー有機複合薄膜の材料設計

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04204020
• 研究機関: 東洋大学
• 研究代表者: 吉田 泰彦 東洋大学, 工学部, 教授 (80134500)
• 研究分担者: 佐藤 浩太 千葉大学, 自然科学研究科, 助手 (40192091) ; 鯉沼 秀臣 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (70011187)
• キーワード: 熱フィラメントCVD法 / ダイヤモンド薄膜 / 固体ゲル / 有機色素 / プラズマ重合 / アモルファス / 超格子 / ab initio法

研究概要

ダイヤモンド薄膜の原料となる炭素源としてメタンなどの炭化水素ガス、あるいはエタノールなどの液体が利用されていたが、これらの炭素源では、移動や取り扱いの点から安全性に難点があった。ここでは、第三の炭素源としてアルコールから固体ゲル材料を調製し、これを用いてダイヤモンド薄膜の合成を行った。アルコールからの固体ゲルの生成にはアルコールの分子構造が大きく影響し、-OH基に対する炭素鎖が2〜3のアルコールにおいて固体ゲルが調製可能であった。固体ゲルを用いて作製したダイヤモンド薄膜のX線回折では、アモルファスカーボンのブロードなピークが60〜80°に観察されるが、熱フィラメント法にありがちなフィラメント材料によるピークが見られないことから、固体ゲルを用いることにより極めて良好なダイヤモンド薄膜を作製できることが明かとなった。ラマン分光法による結果も同様に、1500cm^<-1>付近にアモルファスカーボンに起因するブロードなピークが見られ、1333cm^<-1>に非常に大きなダイヤモンドによるピークが観察された。また、プロパノール・固体ゲルを用いたときに得られたダイヤモンド薄膜のSEM写真から、フィラメント直下の基板中心部分では{111}面からなる三角形の相が見られ、領域全体としては粒径1μmのダイヤモンドが多数集まった多結晶構造のダイヤモンド薄膜が生成したことが明かとなった。それに対して、基板中心から3mmほど離れた領域ではボール状の物質が観察され、表面に若干のダイヤモンド相が形成されているのが確認できた。これはフィラメントとの距離が増えたことにより放射温度が急激に降下し、アルコール及び水素分子の解離が充分に行われないことによると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yoshida,M.Fujishima,T.Yamashita: "Synthesis of diamond thin films from the solid gel by the hot-filament CVD method" Proc.Jpn.Symp.Plasma Chem.4. 249-253 (1991)
• [文献書誌] 青柿,片山,吉田,矢尾板,山内: "バイオセンサー用白金微小電極の作成" 技術・教育研究論文誌(J.Technology&Education). 1. 123-128 (1992)
• [文献書誌] K.Sato,A.Uchiyama,S.Iwabuchi,et.al.: "Control of Vinylsilane Plasma by Changing the Pressure:Correspondence with a Quantum Chemical Prediction" J.Appl.Chem.71. 4572-4576 (1992)
• [文献書誌] K.Sato,A.Uchiyama,S.Iwabuchi,et.al.: "Anomalously Low-lying Lowest Triplet state of SiH_2FCH=CH_2:An ab Initio Molecular Orbital Study" Chem.Phys.Lett.192. 395-398 (1992)
• [文献書誌] K.Sato,Y.Sugiyama,A.Uchiyama,et.al.: "Successive Hydrogen-elimination Reactions with Low Activation Energies in the a-Si:H Formation Process:" Phys.Rev.B46. 1913-1916 (1992)
• [文献書誌] K.Sato,Y.Sakuma,S.Iwabuchi,H.Hirai: "Polymerization of Coordinated Monomers XXI.Ab initio Molecular Orbital Study on the Binary Molecular Complex Composed of Methyl Methacrylate and Boron Trifluoride" J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.30. 2011-2015 (1992)
• [文献書誌] K.Sato,H.Yamada,S.Iwabuchi,et.al.: "A Selection Rule in SiHn(n=1-4)+F Reactions:An ab Initio Molecular Orbital Study" J.Chem.Phys.,.
• [文献書誌] K.Sato,T.Goto,S.Iwabuchi,H.Hirai: "Polymerization of Coordinated Monomers XXII.Ab initio Molecular Orbital Study" J.Polym.Sci.,Polym.Chem.Ed.,.
• [文献書誌] 山内,矢尾板,長井,吉田,碇山: "EEE型ミクロコレステロールセンサ"" 国リハ研紀(国立身体障害者リハビリテーションセンター研究紀要)(Nat.Rehab.Res.Bull.Jpn.). 12. 83-88 (1992)
• [文献書誌] Y.Yoshida: "Synthesis of Diamond Thin Films from Solid Gel" New Technology Japan. 20. 14 (1992)
• [文献書誌] 吉田 泰彦,中川 裕一: ""有機金属化合物のプラズマ重合",プラズマ材料科学ハンドブック" 日本学術振興会プラズマ材料科学第153委員会編 オーム社, 781 (1992)
• [文献書誌] 柏木 邦宏,吉田 泰彦: ""電子材料への応用",プラズマ材料科学ハンドブック" 日本学術振興会プラズマ材料科学第153委員会編 オーム社, 781 (1992)
• [文献書誌] 吉田 泰彦: ""有機超薄膜作製・評価技術の最近の動向",電気学会技術報告(II部)第420号、" 有機超薄膜作製技術調査専門委員会, 82 (1992)