| 研究概要 |
金属線あるいは固体ロッド中に電流を流すとジュール加熱で温度が上昇し, 材料表面から電子放出や材料の気化が起きる. これらは材料近傍の絶縁耐圧を低下させ, 放電(シャンティングアーク)へと至る. 本研究の目的は, シャンティングアークプラズマをプラズマイオン注入&成膜(PBII&D)に利用するための, 更なる高品位化(高密度化, 大体積化), 複合(ハイブリッド)プラズマの生成, それを用いたPBII&D技術の確立である. 高密度化にはプラズマの磁気駆動を利用し, 大体積化はロッドの形状により行う. 複合プラズマ生成は, 雰囲気ガスや, 磁気駆動用のレール材, ロッド材の組み合わせを変えることで行った.
窒素雰囲気中でカーボンシャンティングアークを生成し, 窒素と炭素のハイブリッドプラズマの生成を試みた. スペクトルの観測より, 得られたプラズマには窒素の励起原子, 励起分子が含まれ, 窒素気圧によって組成比率が変化することが明らかになった. このプラズマを用いてCNx成膜を行ったところ, 窒素気圧2Pa, ターゲット印加電圧-2kVで薄膜のN/C比率は0.58となった. またホルダー材としてチタンを, ロッド材としてカーボンを用いることで, 固体源プラズマのハイブリッド化を試みた. CとNの楊合同様に, TiとCの粒子がプラズマに含まれることなどが, 分光計測より明らかになった. また, TiとCのハイブリッドプラズマを用いて成膜を行った結果, Ti含有のDLC膜が堆積することなどが明らかになった. また, 金属ワイヤーとカーボンレールの組み合わせでも, 複合プラズマの生成に成功した大容積プラズマについても, ロッドの並列駆動で可能となることなどが明らかになった.
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