プラズマエッチングとプラズマ重合の同時制御による金属-高分子組成傾斜膜の試作

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本年度は組成傾斜膜の合成とその確認に関する実験を主として行った。そのために、高出力高周波電源とカソード電極を組み込んだ新規のプラズマ処理装置を作成した。まず、清浄化済鋼板表面へのメタンガスプラズマによる重合膜コーティングを、圧力0.1torr、出力100W、重合時間1-7minの操作条件下で行った。ESCAによる重合膜の深さ方向分析から、重合膜と鋼板との界面近傍に鋼の構成元素とプラズマポリマーのミクロ混合層が形成されていることが示唆された。次に、清浄化済鋼板表面へのスパッタ処理を、ターゲット銅、圧力(アルゴン)0.1torr、出力300W、処理時間5minの条件下で行った。ESCA分析の結果、試料表面は完全に銅元素でコーティングされており、その厚さはミクロンオーダであることが分かった。さらに、スパッタとプラズマ重合を同時に進行させるために、清浄化済試料鋼板を上部電極に固定し、下部の銅のターゲット電極に200Wの電力を印可し、電極間にアルゴンとメタンの混合ガスを0.1torrの圧力になるように供給して製膜操作を行った。その際、アルゴンとメタンの混合比を一定(7:4.5)とした場合とその比をアルゴン100%からメタン100%まで傾斜的に変化させた場合とに分けて行った。ESCAによる深さ方向分析の結果、ガス混合比一定とした場合には重合膜中に金属銅が元素比で10%程度で一様に存在し、ガス混合比を変化させた場合には鋼板表面の重合膜中に銅元素が元素比0-15%の範囲で傾斜的に分布していることが分かった。これらの結果から、本研究の目的とした金属と高分子による組成傾斜膜がプラズマ技術により作成可能であることが分かった。