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金属基板上形成を可能としたナノ微結晶ダイヤモンド膜による高性能電気化学電極の創製

使用可在金属基底上形成的纳米微晶金刚石薄膜创建高性能电化学电极

基本信息

批准号：
21K04164
负责人：
原武嗣
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ariake National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに同軸型アークプラズマ蒸着法を用いることで、低抵抗Si基板上に熱付与を行わず、かつ反応ガスを使用せずにNCD膜の高速形成ができることを確認済みである。初年度では、膜構造や膜が有する電気化学的特性の詳細について調べた。また、将来的に、作製膜を電極とした電気化学センサシステムを構築すべく、システム側の開発も進めた。これらの一部は、2年目に学会発表および論文発表に至っている。初年度の最後には、金属基板上形成を実現すべく、タングステン（W）、ステンレス（SUS304,316L）等の手軽に入手できる金属上での膜作製に着手した。現状では、成膜の再現性が非常に低い。上手く成膜できているようでも、電気化学測定においては、膜ではなく基板自体の特性が得られていた。基板は膜に電圧を印可するための背面電極である。基板は溶液中に浸されていないにも関わらず、基板自体の特性が測定されるということは、膜にピンホールや剥離箇所があることが想定される。膜の均一性や密着強度を高めるべく、(1)基板表面の自然酸化膜の除去、(2)基板自体の表面粗さと成膜状態の関係に関する調査の2点に注目して研究を進めた。(1)については、人体や環境に有害な物質が使用されることが多い。本研究では、これらを克服した物質を採用し基板前処理を行った。まずはW基板に着目して基板前処理条件の解明に努め、成膜できる大まかな条件を明らかにできつつある。(2)に関しては、基板自体の表見粗さが数マイクロメートルであることを走査型プローブ顕微鏡により把握した。表面粗さを制御しながら成膜を行うべく、環境を整えている最中である。一方で、(2)で得られた作製膜の電気化学基礎特性は、高性能電気化学電極として注目されている導電性ダイヤモンド電極やダイヤモンドライクカーボン電極に非常に似たものであった。ひとまず(2)を軸として、研究を遂行することとした。

The high speed formation of NCD films on low-resistance Si substrates is confirmed by the use of coaxial evaporation methods. In the early years, the film structure and the film structure have detailed electrochemical characteristics. In the future, the film electrode will be developed by the construction of the film electrode and the film electrode. The first part of this paper is about two years of research and development, and the second part is about three years of research. At the end of the first year, the metal substrate was formed with the preparation of a film on the metal substrate, such as a film on the metal substrate, a film on the metal substrate, etc. The reproducibility of film formation is very low. Film formation, electrochemical determination, and substrate characterization The voltage of the substrate can be applied to the back electrode. Substrates are immersed in a solution, and the characteristics of the substrate itself are determined. The research on the relationship between the uniformity and adhesion strength of the film,(1) the removal of the natural acidified film on the surface of the substrate, and (2) the investigation on the relationship between the surface roughness of the substrate itself and the film formation state, has been carried out. (1)The use of harmful substances in the human body environment is not easy. In this paper, we study the effects of different kinds of materials on the growth of the substrate. For example, if the substrate is exposed to light, the substrate will be exposed to light. (2)For example, the substrate itself can be seen in a number of different ways. Surface roughness is controlled by film formation, and environment is regulated by film formation. One of the basic characteristics of electrochemistry for film formation is that high performance electrochemistry electrodes are very similar to those of high performance electrochemistry electrodes. 2) The research is done.