| 研究課題/領域番号 |
26390095
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
佐藤 哲也 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (60252011)
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| 研究分担者 |
中川 清和 山梨大学, 総合研究部, 教授 (40324181)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | アモルファスカーボン / 極低温 / 低速電子線 |
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| 研究実績の概要 |
非晶質カーボン薄膜の形成に、種々の炭化水素ガス（メタン、アセチレン、ベンゼン等）を用い、数10Kの極低温に冷却した基板に分子を凝縮した固体薄膜を形成しておき、直流放電プラズマで生成した低速電子により電子励起して薄膜を合成した。この際の、照射エネルギーやフラックスと、カーボン薄膜の物性との関係性について調査し、凝縮薄膜の電子衝撃により励起される領域や、sp2/sp3結合状態と電子エネルギーとの相関、膜内へのSi添加濃度や水素含有濃度と膜質との相関について知見を得た。
単結晶シリコン基板上にメタンやアセチレン等の原料を用いてカーボン薄膜を形成し、その一部をを引っかき法により接取し、透過電子顕微鏡観察し、グラッシーカーボンやグラファイト層が形成時の基板温度や電子照射条件などプロセス条件にどのように依存するか調査した。
断面構造の観察のために薄いテフロン製フィルムを用いてカーボン薄膜を形成したところ、密着性に優れた薄膜形成法であることを見出した。テフロンを初め、シリコン基板や有機フィルムとなど種々の材質表面との界面に化学結合が形成されていることから、法成膜方法は表面密着性を高めたり、有機フィルム表面に緻密性の高い薄膜形成に有効であることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
実験装置の老朽化に伴い、真空排気ポンプの故障に加え、その場・実時間観察用分光計測装置が故障した。代替品への切り替え作業に時間を費やしたり、実験条件変更に伴い再実験を実施する必要が生じたため研究に遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
カーボン薄膜の形成プロセスにおいて照射電子のエネルギーやフラックスの制御に加え、マイクロ波励起プラズマ生起によるH原子やN原子ラジカルを独立に制御して照射し、カーボン薄膜の化学結合状態、緻密性、欠陥密度、導電性について評価する。極低温で合成した薄膜に形成されるグラッシーカーボンの超微細な孔構造についても、BET法や陽電子消滅寿命測定法を用いて調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究で使用したロードロック式極低温薄膜合成装置および装置に組み込んだ赤外分光光度計、分光エリプソメーターは購入後既に１５年以上経過しており、複数代の真空排気ポンプの故障に伴い入れ替えたり、これら分光装置の不具合により薄膜合成や薄膜物性評価の試験研究において大幅な遅延が生じた。これにより当初計画していた、学内外の薄膜物性の分析経費、研究成果発表関連経費、消耗品費などが最終年度に使用しきれない状況となった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
・消耗品費として、マイクロ波発生装置で使用する石英部品やガス配管の真空部品、DC放電部品費、実験部品の学内工作経費として使用する。
・薄膜物性評価費として、学内の透過電子顕微鏡等の各種表面分析費および、学外の陽電子寿命測定等の分析費に計上する。
・成果発表関連経費として、学会発表旅費および印刷費に使用する。
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