平面状表面波プラズマを用いた大面積ダイヤモンド薄膜生成に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11480106
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 永津 雅章 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20155948)
• 研究分担者: 菅井 秀郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40005517)
• キーワード: 表面波プラズマ / マイクロ波プラズマ / プラズマCVD / アモルファスカーボン膜 / ダイヤモンド薄膜 / 電子エミッター / 電子電界放出

研究概要

本研究では、我々のグループでこれまで研究を進めてきた平面状表面波プラズマ装置をプラズマCVDによる大面積薄膜生成の研究に適用し、ダイヤモンド薄膜あるいはアモルファスカーボン膜などの大面積成膜技術の確立を目的としている。今年度は直径40cmの大面積表面波プラズマ装置を用い、ヘリウム/メタンガスによるプラズマ生成および特性診断を行い、プラズマCVDによるアモルファスカーボン膜の成膜特性および膜質を調べた。
1.実験装置の整備:直径40cmの真空容器を用い、ヘリウム/メタン/窒素ガス吸気系、各マスフローメータの整備および基板温度制御装置などの整備を行った。
2.プラズマ成膜用プラズマ特性の診断:2.45GHzマイクロ波源を用いてアルゴンあるいはヘリウムを用いたプラズマ生成実験を行い、プラズマパラメータの空間分布測定より、直径約12cmにわたり±5%の均一性であることを示した。
3.メタン/窒素ガスを混入した場合の表面波プラズマの分光計測:ヘリウムガスにメタンあるいは窒素ガスを混入した場合の表面波プラズマの生成を行い、プラズマ発光測定より炭素、窒素原子の励起発光スペクトルを調べた。
4.アモルファスカーボン膜成膜実験:表面波プラズマCVDによる成膜実験を行い、膜質、成膜速度および膜の均一性などを調べた。成膜速度は約8nm/min.、膜の均一性は約12cmにわたり±5%以下であった。膜質測定では、XPS測定による元素組成分析、FT-IRによる吸収スペクトルより膜の分子構造について調べた。また、電界放出測定により電界8V/μmで電流密度約130μA/cm^2の電子放出特性が得られることがわかった。
5.研究成果発表:本研究に関係する研究成果は、学術論文に5件、国内開催の学会、研究会に13件、国際会議に3件発表した。

研究成果

• [文献書誌] M.Nagatsu: "Characteristics of Ultrahigh-Frequency Surface Wave Plasmas Excited at 915 MHz"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.38,No.6AB. L679-L682 (1999)
• [文献書誌] I.Ghanashev: "Test-Wave Measurements of Microwave Absorption Efficiency in a Planar Surface-Wave Plasma Device"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.38. 4313-4320 (1999)
• [文献書誌] M. Nagatsu: "Large-Area Planar Surface Wave Plasmas Excited by 915 MHz UHF Waves"Proc. of 24th Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases.. Vol.1. 71-72 (1999)
• [文献書誌] M. Nagatsu: "スロットアンテナ励起915MHzUHFプラズマの表面波モード特性"Proc. of 17th Symp. of Plasma Processing. 295-298 (2000)
• [文献書誌] I. Ghanashev: "平板状表面波プラズマの2次元・3次元波励起モデリング"Proc. of 17th Symp. of Plasma Processing. 291-294 (2000)
• [文献書誌] M. Nagatsu: "Effect of Slot Antenna Structures on Profuction of Planar Surface Wave Plasma"J. of Phys. D; Applied Phys.. (掲載予定). (2000)
• [文献書誌] M.Nagatsu: "Mode Structures of Surface Wave Plasma Excited at 915MHz"4th Int'l. Workshop on Microwave Plasmas. (発表予定). (2000)
• [文献書誌] M. Nagatsu: "Field Emission Characteristics of Surface-Wave Plasma deposited Amorphous Carbon Films"4th Int'l. Workshop on Microwave Plasmas. (発表予定). (2000)