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配向性カーボン薄膜の低温・大面積形成を実現するために、新しい反応装置を構築し、同装置を用いて下記の研究を実行し、成果を得た。
1)非平衡大気圧プラズマ源を搭載した新しいCVD装置の開発
大気圧下において安定なプラズマを生成するために、2.45GHzのマイクロ波を微小なスリット電極に導入する新しいプラズマ発生装置を構築した。同装置の中に大気圧下においてCH_4/H_2ガスを導入し、プラズマ生成を試みたところ世界で初めてマイクロ波励起のCH_4系非平衡大気圧プラズマの生成に成功した。
2)カーボンナノチューブの形成
基板温度600℃において、大気圧下においてカーボンナノチューブの形成を試みた。Si基板上にシリコン酸化薄膜を堆積し、その上にNiを蒸着した試料において、CH_4ガス中に水素ガスを混入したところ、カーボンナノチューブが一分間で数μmという速度で成長することを見出した。このようなカーボンナノチューブの低温・高速堆積は例が無く、画期的な成果と考えられことが分かった。さらに、同ナノチューブの電気特性を調べた結果、電界電子放出特性が得られ、ディスプレイデバイスへの応用の可能性が確認された。
3)大気圧プラズマ中の活性種計測
高感度発光分光法およびレイリー散乱分光法により、大気圧CH_4/H_2プラズマ中の活性種の挙動を計測し、水素希釈の条件ではカーボンナノチューブが気相ではなく、表面から成長することを明らかにした。
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