2020 年度研究成果報告書

大電力パルススパッタリングにおけるイオン化反応過程の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	18K03602
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分14030:プラズマ応用科学関連
研究機関	名城大学
研究代表者	太田貴之名城大学, 理工学部, 教授 (10379612)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	スパッタリング / アモルファスカーボン / イオンエネルギー / 質量分析 / イオンフラックス
研究成果の概要	本研究では、HiPIMSを用いたDLC膜の高硬度化メカニズムを解明するために、プラズマ中の炭素イオン及びアルゴンイオンの挙動解析を行い、イオンの生成メカニズムに関して考察した。HiPIMSを用いることで、通常のスパッタでは基板バイアスを用いないと達成されない膜硬度20GPaを、基板バイアスなしで得ることができた。この結果から、高エネルギーイオンの生成とイオン化率が向上されていることが示唆された。エネルギーアナライザ付き質量分析器を用いたイオンエネルギー分布の時間分解計測を行い、炭素及びアルゴンイオンのそれぞれ高エネルギー成分と低エネルギー成分の生成過程を明らかにした。
自由記述の分野	プラズマ成膜
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究では、HiPIMSを用いることで、基板バイアス電圧を印加することなく、膜硬度20GPaのDLC膜を成膜することができた。この技術は、高硬質DLC膜が必要とされる産業応用に貢献できる。また、スパッタリングプラズマ中の炭素及びアルゴンイオンの生成過程を明らかにした。この知見は、PVDによる薄膜形成に関する科学技術基盤を構築するための一助となり、新規機能性薄膜の創生や新規薄膜形成プロセス制御技術の創出に寄与できる。