反応性プラズマを用いたフラーレン誘導体の合成

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10680456
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 三重野 哲 静岡大学, 理学部・物理学科, 教授 (50173993)
• 研究分担者: 櫻井 厚 静岡大学, 理学部, 教授 (70021938)
• キーワード: フラーレン誘導体 / 反応性プラズマ / RF放電 / フッ素化フラーレン / プラズマプロセッシング / 光導電素子 / 酸素吸蔵 / 太陽電池

研究概要

1 小型ガラス容器を用いた平衡平板型RFプラズマ反応装置(13.56MHz、500W)を用いて、フラーレン膜をプラズマ反応させることができた。
2 CF_4ガスプラズマによりC_<60>膜をフッ素化した。適切な圧力と入力パワー及び基板の冷却により、C_<60>F_<60>を含むフッ素化フラーレンを合成できた。C_<60>F_<60>の合成はこれまで例が無い。このフッ素化物は、C_<60>F_<30>-C_<60>F_<46>辺りに強いピークを持つ。また、プラズマダメージによる膜の劣化が起きうるので、合成条件の調節が必要。
3 酸素ガスプラズマによりC_<60>膜を酸化することができた。酸素は分子間空隙に良くトラップし、弱いイオン結合性を示す。
4 フラーレン膜を酸素プラズマ処理し、電極ではさんで光導電作用を測定すると、3000Lux程度の光で、導電性が1000倍程度上昇することを見い出した。酸素吸着状態は安定であり、光電スイッチへの応用が期待できる。
5 シリコンウエハー上に酸素吸蔵フラーレン膜を合成し、その光作用を調べると、光発電作用(太陽電池)が有ることを見い出した。量子効率は1%程度である。透明電極の利用やフラーレン膜厚の制御により、量子効率の増加や電力効率の上昇を試みている。
6 C_<60>膜のレーザー蒸発法によりC_<60>重合体(m[C_<60-2n>]、m=2-6)の合成に成功した。さらに重合の進んだ膜の合成を検討している。

研究成果

• [文献書誌] 三重野哲: "小特集,アーク放電を用いたフラーレン類の合成"J.plasma Fusion Res.. Vol.75No.8. 895-933 (1999)
• [文献書誌] S.Aoyama,T.Mieno: "Effects of Gravity and Magnetic Field in Production of C_<60> by a DC Arc Discharge"Jpn.J.Appl.Phys.. Vol.38No.3A. L267-L269 (1999)
• [文献書誌] T.Mieno: "Effects of Gravity,Gas and Plasma on Arc-Production of Fullerene"Proc.2nd Int.Conf.Phys.Dusty.Plasmas.(Hakone). Vol.1. 印刷中,8ページ (2000)
• [文献書誌] S-C.Yang,T.Mieno: "Production of Fluorinated Fullerene Film by a CF_4 RF Plasma"Thin Solid Film. 印刷中,3ページ (2000)
• [文献書誌] 揚城彩,三重野哲: "RFプラズマによるフッ素化フラーレン薄膜の合成"第17回フラーレン総合シンポ講演集. Vol.17. 47-49 (1999)
• [文献書誌] S-C.Yang,T.Mieno: "Preparation of Oxygenated Fullerene Thin Film for Photoelectric Devices"第18回フラーレン総合シンポ講演集. Vol.18. 140-140 (2000)
• [文献書誌] 三重野 哲ほか(分担): "季刊化学総説44,炭素第三の同素体フラーレンの化学,第2章-2"学会出版センター(日本化学会編). 5 (1999)
• [文献書誌] T.Mieno,A.Sakurai(分担): "Recent Advances in the Chemistry and Physics of Fullerenes and Related Materials Vol.7."The Electrochemical Society. 9 (1999)