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

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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。