2022 年度研究成果報告書

Si添加DLC膜の高精度Si添加成膜技術の開発および低摩擦発現メカニズムの解明

研究課題

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研究課題/領域番号	20K04187
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18010:材料力学および機械材料関連
研究機関	金沢工業大学
研究代表者	池永訓昭金沢工業大学, 工学部, 准教授 (30512371)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	DLC膜 / Si添加DLC膜 / 耐熱性膜 / 機能性膜 / イオン照射
研究成果の概要	著者はDLC（Diamond Like Carbon）膜に微量のSi元素を添加することで高温環境に暴露してもDLC膜が消失しない現象および摩擦係数が低い特異なSi濃度が存在することを見出してきた。本研究では、高温環境に暴露したSi添加DLC膜中のSiがDLC膜中にSiO2結晶として存在し、SiO2のバリア機能によって膜の消失が防止されること、またSiO2結晶含有DLC膜はSi:C＝1:0.4～4.5の範囲のC元素で構成された場合に低摩擦係数を発現する可能性があることを明らかにした。さらにSi添加量を高精度に制御するための成膜技術もあわせて検討し、要素技術を開発した。
自由記述の分野	プラズマ工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究でDLC膜の耐熱温度の改善はSiO2結晶含有DLC膜によるものであること、この膜を合成するためには膜中にSiOx結合を含んでいる必要があることを明らかにした。また、SiO2結晶含有DLC膜で低摩擦係数を実現するためにはSiO2結晶含有DLC膜のC/Si組成比が0.4～4.5程度必要である可能性があることが示唆された。また、高精度にSi添加量を制御するためのスパッタリング/ PBII&D複合成膜技術開発においては、基板材料に依存しないイオン照射機構を開発し、これによってDLC膜の欠点であった耐熱性を改善でき、かつそれを実現するための成膜技術の可能性を示すことができたと考えている。