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2018 年度 実績報告書

プラズマ酸化反応の原子レベルでの制御法の開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K04994
研究機関佐世保工業高等専門学校

研究代表者

篠原 正典  佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (80346931)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード赤外分光 / 多重内部反射 / プラズマ / 酸化 / 炭素膜
研究実績の概要

本研究は,近年注目される医療応用を念頭に置いて,プラズマを使って効率的に酸化させる方法を確立させるものである。生体分子やアモルファスカーボン膜など炭素で構成される膜の酸化について,多重内部反射赤外吸収分光法(MIR-IRAS)のその場・実時間計測を用いて調べてきた。昨年度はエーテル(C-O-C)を原料として用いたプラズマCVDの研究で,C-OHの形成よりC=Oが優先されると考察した。エーテル構造につながるアルキル基の種類をエチル基,プロピル基,ブチル基へかえて実験を行った。その結果,ノルマル基(直鎖上の構造)の場合にはC=Oが形成されやすいが,第2級以上ではC=Oの形成とともに,OH基が形成されることが分かった。アモルファス炭素膜上にC=Oが形成されると,膜と純水の接触角が90度から60度へと減少し,膜の親水性自体は向上する。一方,膜上にC=Oに加えOH基が形成された場合,膜と純水の接触角が90度から30度へと激減し,膜の親水性が格段に向上することが分かった。第2級以上の炭素原子とそれにつながる酸素原子は,ノルマルの炭素原子の場合と比べ,切断されやすくなるため,プラズマ中でO原子が原料分子から放出され,これが酸化に寄与していることが分かった。プラズマ中でのO原子の生成がやはり酸化に寄与しているといえるものである。分子の構造をかえると,酸化を制御できることが分かる。有効な酸化手段として,酸素原子を放出されやすい構造の分子を用いるなどにより酸素原子の生成が有効であるといえる。一方で,プラズマ中で酸素が分子から解離して成膜された場合,炭素膜中のダングリングボンド密度が増大している可能性があり,この影響で酸素原子と結びつく炭素化水素の密度が高かった可能性もある。今後,この点も解明していく予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] エーテルを原料に用いた親水性アモルファス炭素膜の堆積と堆積反応の赤外分光解析2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,冨永泰佑,下村勇登,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 雑誌名

      電気学会 論文誌A,

      巻: 138 ページ: 538-543

    • DOI

      https://doi.org/10.1541/ieejfms.138.538

    • 査読あり
  • [雑誌論文] エチレンプラズマによるアモルファス炭素膜堆積の堆積過程の赤外分光解析2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,冨永泰佑,下村勇登,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 雑誌名

      電気学会 論文誌A,

      巻: 138 ページ: 544-550

    • DOI

      https://doi.org/10.1541/ieejfms.138.544

    • 査読あり
  • [学会発表] エチレンプラズマ中でのアモルファス炭素膜の堆積反応の赤外分光計測,他の炭化水素プラズマとの反応との比較2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,冨永泰佑,下村勇登,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 原料分子による膜中の化学結合状態の制御2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 炭化水素プラズマによるアモルファス炭素膜の堆積反応2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 学会等名
      第35回 プラズマ・核融合学会 年会
  • [学会発表] 赤外分光法によるプラズマ反応解析2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 学会等名
      第35回 プラズマ・核融合学会 年会
  • [学会発表] 原料分子によるプラズマプロセスの制御について2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 九州・沖縄・山口支部 第22回支部大会
  • [学会発表] Deposition of hydrophilic amorphous carbon film, with ether molecules as a source2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shinohara, T. Ihara, Y. Yagyu, T. Ohshima and H. Kawasaki,
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
    • 国際学会
  • [学会発表] Consideration of peeling-off of amorphous carbon film, from changes in chemical states of the film during its deposition2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shinohara, T. Ihara, Y. Yagyu, T. Ohshima and H. Kawasaki
    • 学会等名
      4th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon Related Film Deposition with Unbalanced Magnetron Sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shinohara, K. Azuma, T. Ihara, Y. Yagyu, T. Ohshima and H. Kawasaki
    • 学会等名
      14th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
    • 国際学会
  • [学会発表] Hydrocarbon plasma induced surface reaction, considered with multiple-internal-reflection infrared absorption spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Masanori Shinohara, Takeshi Ihara, Yoshihito Yagyu, Tamiko Ohshima, Hiroharu Kawasaki
    • 学会等名
      2nd Asian-PacificConference on Plasma Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrophilic hydrocarbon film deposited with one-step process2018

    • 著者名/発表者名
      Masanori Shinohara, Takeshi Ihara, Yoshihito Yagyu, Tamiko Ohshima, Hiroharu Kawasaki
    • 学会等名
      2nd Asian-PacificConference on Plasma Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Deposition Process of Amorphous Carbon Film during Ethylene Plasma, Compared with the Process during Methane Plasma2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shinohara, T. Tominaga, H. Shimomura, T. Ihara, Y. Yagyu, T. Ohshima, H. Kawasaki
    • 学会等名
      International Symposium on Dry Process
  • [図書] プラズマCVDにおける成膜条件の最適化に向けた反応機構の理解とプロセス制御・成膜事例 (分担)2018

    • 著者名/発表者名
      篠原正典,猪原武士,柳生義人,大島多美子,川崎仁晴
    • 総ページ数
      13
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • ISBN
      978-4-86428-170-6

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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