各種プラズマによるアモルファスダイヤモンド膜の合成と評価

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本研究ではDCバイアスを印加したECRプラズマCVDにおいて、雰囲気ガスの影響を明らかにすると共に、直流バイアスの問題点や、高周波バイアスの検討等についても行った。まず、添加ガスとしてH_2およびArを用いた場合の、バイアス電圧と析出速度およびビッカース硬さは、添加ガスの種類に関係なく、析出速度は、低印加バイアス側でほぼ一定であり、-100--150V付近で急に増加し、それ以上のバイアス電圧でほぼ一定の値となった。また、ビッカース硬さは、高バイアス側でのみ20GPa程度を示した。水素を添加した場合、析出速度は的大80nm min^<-1>程度を示し、バイアス電圧-250V以上でのみ硬度の上昇がみられたのに対し、アルゴンを添加した場合、析出速度は最大で40nm min^<-1>とH_2を添加した場合と比ベ低い値を示し、硬度の上昇するバイアス電圧は-150Vと約100V低くなった。これは、水素とアルゴンのイオン衝撃エネルギーの違いによるものであると考えられる。得られた膜のIR吸収スペクトルは、ビッカース硬さが5GPaを示した膜(水素添加:VB=O.-100,-200V,アルゴン添加:VB=O,-100V)ではそれらの吸収がはっきり観察されたのに対し、20GPa程度を示した膜(水素添加:VB=300V,アルゴン添加:VB=-200,-300V))では大きな吸収が見られなかった。これらの吸収係数により水素含有量を計算すると、低硬度の膜は10%程度であり、比較的高硬度の膜は1%未満であった。屈折率とバイアス電圧との関係からも同様に、バイアス電圧が増加するにともない屈折率が増加した。これは、水素含有量の減少により膜密度が増加したためと考えられ、水素含有量が1%未満の膜は、結晶性ダイヤモンド(屈折率:2.417)に近い屈折率を示している。ラマンスペクトルの測定では、硬度が20GPaの膜はダイヤモンド状炭素膜特有のピークが観察された。