高圧力マイクロ波プラズマCVD法によるダイヤモンド微粒子の作製に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452162
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 八木 秀次 愛媛大学, 工学部, 助教授 (40036471)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 洋通 愛媛大学, 工学部, 助手 (00217572) ; 井出 敞 愛媛大学, 工学部, 教授 (20029276)
• Keywords: マイクロ波 / プラズマ / ダイヤモンド / 微粒子 / 空洞共振器

Research Abstract

(1)共振器・微粒子生成室の設計
高い圧力及び高い投入電力にすることにより結晶性が向上する知見が,これまでの研究より得られている。そこで,まず高圧力状態での生成を試みるために,共振器として共振度を高めることは勿論であるが,安全性を十分に考慮した高圧力対応の微粒子生成装置を設計・製作した。設計上は7MPa(70気圧)の圧力に耐えるように強度計算を行い,製作後,同圧力で耐圧試験を行った後,3MPa(30気圧)を常用の最高圧力とした。また,定在波測定器により導波管内を詳細にモニターし粒子生成室(半同軸型空洞共振器)に効率よく電力を投入する手法及びQ値高める方法を現在研究している。また,同室内においてプラズマ発生によるインピーダンスの変化に追従し,スリ-スタブ等の調整を行い,常に整合をとった状態でプラズマを発生させ,粒子生成を行う装置についても検討を行っている。
(2)微粒子の作製及び微粒子生成メカニズムの検討
まず,圧力が0.3MPa(3気圧)程度の圧力においてガスの種類として,CH_4+Heより他に,CO+He,CO_2+He,C_2H_6+He,CH_4+He+H_2等について行った結果,結晶性の観点からCH_4+He,C_2H_6+Heがいずれも良いことを確認できている。また,生成室のハイインピーダンス化においても電極をアルミナコーティングを行った結果,インピーダンスが高いほど,結晶性がよいことが分かった。また,高圧力における微粒子の生成は3MPa(30気圧)まで行った。投入電力を変化させず,圧力だけを上げた場合は,結晶性は悪くなることが分かった。また投入電力を,圧力に見合うだけ増加させると結晶性が向上し,微粒子の粒径が大きくなることが分かった。その他結晶性の微粒子の同定や,生成メカニズムについても実験を通じ検討を行った。詳しくは最終年度に提出する研究成果報告書に記す。