高機能性・無機ー有機複合薄膜の材料設計

ダイヤモンド薄膜の原料となる炭素源としてメタンなどの炭化水素ガス、あるいはエタノールなどの液体が利用されていたが、これらの炭素源では、移動や取り扱いの点から安全性に難点があった。ここでは、第三の炭素源としてアルコールから固体ゲル材料を調製し、これを用いてダイヤモンド薄膜の合成を行った。アルコールからの固体ゲルの生成にはアルコールの分子構造が大きく影響し、-OH基に対する炭素鎖が2〜3のアルコールにおいて固体ゲルが調製可能であった。固体ゲルを用いて作製したダイヤモンド薄膜のX線回折では、アモルファスカーボンのブロードなピークが60〜80°に観察されるが、熱フィラメント法にありがちなフィラメント材料によるピークが見られないことから、固体ゲルを用いることにより極めて良好なダイヤモンド薄膜を作製できることが明かとなった。ラマン分光法による結果も同様に、1500cm^<-1>付近にアモルファスカーボンに起因するブロードなピークが見られ、1333cm^<-1>に非常に大きなダイヤモンドによるピークが観察された。また、プロパノール・固体ゲルを用いたときに得られたダイヤモンド薄膜のSEM写真から、フィラメント直下の基板中心部分では{111}面からなる三角形の相が見られ、領域全体としては粒径1μmのダイヤモンドが多数集まった多結晶構造のダイヤモンド薄膜が生成したことが明かとなった。それに対して、基板中心から3mmほど離れた領域ではボール状の物質が観察され、表面に若干のダイヤモンド相が形成されているのが確認できた。これはフィラメントとの距離が増えたことにより放射温度が急激に降下し、アルコール及び水素分子の解離が充分に行われないことによると考えられる。

ダイヤモンド薄膜の原料となる炭素源としてメタンなどの炭化水素ガス、あるいはエタノールなどの液体が利用されていたが、これらの炭素源では、移動や取り扱いの点から安全性に難点があった。ここでは、第三の炭素源としてアルコールから固体ゲル材料を調製し、これを用いてダイヤモンド薄膜の合成を行った。アルコールからの固体ゲルの生成にはアルコールの分子構造が大きく影響し、-OH基に対する炭素鎖が2〜3のアルコールにおいて固体ゲルが調製可能であった。固体ゲルを用いて作製したダイヤモンド薄膜のX線回折では、アモルファスカーボンのブロードなピークが60〜80°に観察されるが、熱フィラメント法にありがちなフィラメント材料によるピークが見られないことから、固体ゲルを用いることにより極めて良好なダイヤモンド薄膜を作製できることが明かとなった。ラマン分光法による結果も同様に、1500cm^<-1>付近にアモルファスカーボンに起因するブロードなピークが見られ、1333cm^<-1>に非常に大きなダイヤモンドによるピークが観察された。また、プロパノール・固体ゲルを用いたときに得られたダイヤモンド薄膜のSEM写真から、フィラメント直下の基板中心部分では{111}面からなる三角形の相が見られ、領域全体としては粒径1μmのダイヤモンドが多数集まった多結晶構造のダイヤモンド薄膜が生成したことが明かとなった。それに対して、基板中心から3mmほど離れた領域ではボール状の物質が観察され、表面に若干のダイヤモンド相が形成されているのが確認できた。これはフィラメントとの距離が増えたことにより放射温度が急激に降下し、アルコール及び水素分子の解離が充分に行われないことによると考えられる。