第 3 章では、CAPPLATによるa-C:H成膜技術にける成膜条件とコーティング膜組成との相関を 明らかにすることを目的とし、成膜雰囲気への酸素添加、ワーキングガスへの窒素添加、前駆体 供給量および前駆体種類の影響を確認した。その結果、以下のような結論を得た。
1. 成膜雰囲気に酸素を添加すると、C-O、C=O、COOといった炭素と酸素の結合生成により コーティング膜の酸素含有量が増加する。酸素を多く取り込んだコーティング膜は油状を呈 し、ヒステリシスが大きく粘性の強いコーティング膜となる。また酸素のクエンチ効果によ り炭素活性種の生成が減少するため、結果として成膜速度が低下する。一方、成膜雰囲気に 酸素を添加しない場合は、a-C:H膜を効率的に得ることができる。
2. アルゴンワーキングガスに窒素を添加すると、プラズマが均一なグロー状となり得られる a-C:H膜の表面粗さは小さくなる。一方で、窒素添加により成膜速度は低下する。またアル ゴンワーキングガスへの窒素添加によりa-C:H膜中の窒素含有量が増加し、また水素含有量 もわずかに増加する。
3. 前駆体にアセチレン、メタン、トルエンを用いた場合、メタンを用いると成膜速度はアセ チレン、トルエンに比べはるかに遅く、無秩序な炭化水素ポリマーが成膜される。トルエン では一次構造由来のベンゼン環を含むポリマー状コーティングが得られる。これらに対し、
アセチレンを用いると速い成膜速度でa-C:H膜が得られる。
4. アセチレン流量が少ないとプラズマがフィラメント状となり、多孔性で表面が粗いa-C:H 膜が得られる。アセチレン流量の増加に伴い成膜速度は増大するが、表面粗さと硬さはアセ チレン流量0.05 L/minの条件でそれぞれ極小値、極大値を示す。
これらの検討により得られた知見は、CAPPLATによるa-C:H成膜技術において、a-C:H特性を制 御する重要な因子となり得る。
参考文献 参考文献 参考文献 参考文献
[1] C. Donnet, A. Erdemir, Springer Science + Business Media, LLC, (2008) 141 [2] 伴雅人，表面科学，58 (2007) 23
[3] T. Zaharia, J.L. Sullivan, S.O. Saied, R.C.M. Bosch, M.D. Bijker, Diam. Rel. Mater., 16 (2007) 623 [4] X.Fei, Y.Kondo, T.Mori, K.Hosoi, S. Kuroda, マテリアル学会誌, 23 (2011) 113
[5] X.Fei, Y.Kondo, T.Mori, K.Hosoi, S. Kuroda, マテリアル学会誌, 23 (2011) 120
[6] C. Fernandez-Ramoz, J.C. Sanchez-Lopez, M. Belin, C. Donnet, L. Ponsonnet, A. Fernandez, Diamond Rel. Mater. 11 (2002) 169
[7] T. Yokota, T. Terai, T. Kobayashi, T. Meguro, M. Iwaki, Surf. Coat. Technol, 201 (2007) 8048 [8] T. P. Kashi, S. Kuroda, H. Kubota, Chem. Vap. Deposition, 13 (2007) 169
[9] T .W. Scharf, R. D. Ott, D. Yang, J. A. Barnard, J. Appl. Phys., 85 (1999) 3142 [10] C. Casiraghi, A. C. Ferrari, J. Robertson, Phys. Rev. B.72 (2005) 085401 [11] C. Casiraghi, Diam. Rel. Mater., 20 (2011) 120
[12] 神山道也，トライボロジスト，45 (2000) 191
[13] 三浦健一，中村守正，表面技術, 59 (2008) 203
[14] M. Silinskas, A. Grigonis, V. Kulikauskas, I. Manika,Thin Solid Films,516 (2008) 1683 [15] J. Robertson, Mater.Sci.Eng.R.,37 (2002) 12
[16] X.Fei, Y.Kondo, T.Mori, K.Hosoi, S. Kuroda, Plasma Sci. Technol. 13 (2011) 575
[17] M.C.M. van de Sanden, M.F.A.M. van Hest, A. de Graaf, A.H.M. Smets, K.G.Y. Letourneur, M.G.H.
Boogaarts, D.C. Schram, Diamond Relat. Mater. 8 (1999) 677
[18] R. Pothiraja, N. Bibinov P. Awakowicz “Plasma-Chemical Kinetics of Film Deposition in Argon-Methane and Argon-Acetylene Mixtures Under Atmospheric Pressure Conditions”, Chemical Kinetics, Dr Vivek Patel (Ed.), In Tech, (2012).
[19] J.Benedikt, M. Wisse, R. V. Woen, R. Engeln, M. C. M. van de Sanden, J. Appl. Phys. 94 (2003) 6932 [20] J. Benedikt, R.V. Woena, S.L.M. van Mensfoorta, V. Perinab, J. Honga, M.C.M. van de Sanden, Diam.
Rel. mater., 12 (2003) 90
[21] H. Ito, K. Koshimura, S. Onitsuka, K. Okada, T. Suzuki, H. Akasaka, H. Saitoh, Plasma Chem Plasma Proces, 32 (2012) 231
[22] A.M. Ladwig, R.D. Koch, E.G. Wenski, R.F. Hicks, Diam. Rel. Mater., 18 (2009) 1129 [23] S. Kadoa, Y.i Sekine, T. Nozaki, K.n Okazaki, Catalysis Today 89 (2004) 47
[24] O. Goossens, E. Dekempeneer, D. Vangeneugden, R. Van de Leest , C. Leys, Surf.Coat.Technol.
142_144 (2001) 47
[25] J.W.A.M.Gielen, P. R. M. Kleuskens, M. C. M. van de Sanden, L. J. van Ijzendoorn, D. C. SchramJ.
Appl. Phys., 80 (1996) 5986
[26] N. Mutsukura, S. I. Inoue and Y. Machi, J. Appl. Phys. 72 (1992) 43
[27] T. Hidekazu, M. Sougawa, K.Takarabe, S. Sato, O. Ariyada, Jap. Jour. Appl. Phys., 46 (2007) 1596 [28] A.Wei, D.Chen, N. Ke, S. Peng, S.P. Wong, Thin Solid Films 323 (1998) 217
[29] 近藤裕貴，群馬大学，修士論文（2011）
[30] 銭肖伊，群馬大学，修士論文（2012）
[31] M.A. Elliott, P.W. May, J. Petherbridge, S.M. Leeds, M.N.R. Ashfold, W.N. Wang, Diam. Rel. Mater., 9 (2000) 311
[32] H. Zhou, J. Watanabe, M. Miyake, A. Ogino, M. Nagatsu, R. Zhan, Diam. Rel. Mater. 16 (2007) 675 [33] Y.H.Cheng, Y.P. Wu, J.G. Chen, X.L. Qiao, C.S. Xie, B.K. Tay S.P. Lau, X. Shi, Surf.Coat.Technol.,
35 (2000) 27