| 研究課題/領域番号 |
15K21580
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
鎌田 貴晴 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 擬火花放電 / アモルファスカーボン膜 / ダイヤモンドライクカーボン膜 / ラマンスペクトル / ＸＰＳ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、ホローカソード効果により拡散した放電を形成する擬火花放電をプラズマCVD法のプラズマ源に用いて、ダイヤモンドライクカーボン（DLC）膜の高速成膜装置の開発である。昨年度は成膜速度が最大で52 μm/hに達することが確認されている。しかしながら、ラマンスペクトルおよびＸＰＳの計測結果により、DLC膜中の水素濃度が高い傾向にあることがわかり、その結果、ナノインデンターで計測したDLC膜の硬度も6 GPa程度と、DLC膜の硬度に達していなかった。特にラマンスペクトルにはベースラインが傾きをもつ蛍光成分が観測され、このことが膜硬度の低下の要因であることが考えられた。そこで、本年度はメタン流量2 ml/minに対して、水素流量を40～80 ml/minで変化させた際の膜中の水素濃度について調べた。絶縁破壊電圧2.1 kV、放電電流の最大値は8 kAである。イオン引き込み電圧－100 V、成膜気圧はおよそ15 Paである。水素濃度はラマンスペクトルのベースラインの傾きとＧバンドのピーク値の比を求め、これと水素前方散乱分析法（ＨＦＳ）に対する特性結果を用いて見積もった。その結果、プロセスガスの水素割合を増加させることで、膜中の水素濃度が低下することがわかった。しかしながら、水素の流量の最大値80 ml/minの条件でも水素濃度が40 %以上と高いことからわかった。
また、膜質向上の目的で擬火花放電プラズマに加えて、水素ガスによる誘導結合プラズマ（ICP）の導入実験を行うために、ICPの生成実験を行い、プラズマの生成を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
基板電圧の上昇時に発生したいくつかの問題（基板ヒーター用の電源のダウンなど）の対策としていくつかの取り組みを行ったがうまくいかなかった。また、装置のガス導入および排気機構に改良を加えたところ、これまでの成膜条件下でDLC膜の生成が得られない問題が発生したため、研究遂行に想定以上の時間を要した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は本研究テーマを担当する学生数を増やすことで、円滑に研究を進めていく。研究計画は主に、①DLC膜の成膜条件の最適化と②ICPプラズマによる成膜への効果について調べる。①に関しては、膜特性および硬度の改善が目的である。これは膜の水素濃度が高いことわかっているので、基板電圧を高くすることで高エネルギーイオンによるイオンプランテーションおよびスパッタ効果を促進させ、改善に取り組む。また、膜の均一性を向上させるために、磁場によるプラズマの制御を試みる。②に関しては、水素ガスによるICPプラズマを導入することでラジカル量を増加させ、その効果について検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前述したように、基板電圧の上昇時のトラブル対策やガス導入系の改良によって問題が生じ、研究遂行にやや遅れが生じた。したがって、昨年度までに行う予定の計画を今年度に取り組む必要が生じたために、そのための予算を使用しなかったことから、使用額に差が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
外部発表の旅費および論文の投稿料に使用するとともに、研究に必要なガス等の消耗品・膜の分析費、そして、プラズマの磁場による閉じ込め実験に必要な物品等に主に使用する予定である。
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