プラズマ材料プロセスにおける固体表面フリーラジカルの動力学に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

1.申請者らはかねてより、非反応性プラズマ照射によって種々の高分子粉末に生成する表面フリーラジカルの構造、反応性などをそのESRスペクトル測定とシミュレーションによって明らかにしてきた。本研究においては、ポリエチレン(PE)とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のプラズマ照射によるフリーラジカル生成特性の詳細に新たな知見を付け加えるとともに、それらの生成が分子内競争反応によって直接比較できるエチレン-テトラフルオロエチレンの1:1交互共重合体(ETFE)にArプラズマ照射し、生成する表面ラジカル構造をESRスペクトルによって解析した。その結果、プラズマ照射ETFEの室温ESRスペクトルは、beta-Hとbeta-Fの超微細結合定数に大差がないためにPEと類似の六重線を示し、系統的なシュミレーションの結果、主生成ラジカルは主鎖型ラジカルに帰属された。しかし、本ラジカルを空気に曝すとPEと異なり室温でも容易にパーオキシラジカルが観測された。また、ArとO_2プラズマ照射によるエッチング速度比(O_2/Ar)はPE、PTFEのいずれの単一高分子よりも著しく大きくなるなど興味ある共重合体効果の特異性が認められた。2.基本的なIV族元素の炭素活性種(・CH_3、CH_2)間および珪素活性種(SiH_3、:SiH_2)間の基底状態での再結合反応について分子軌道計算によって評価した。その結果、珪素活性種においてはラジカルの軌道再混成による立体構造変化の影響は炭素活性種と比較して微少であることが示された。また、:CH_2間および:SiH_2間の反応においては、それら活性種の多重度の安定性の差異(:CH_2は三重項が、:SiH_2は一重項が安定)を考慮することが重要であることが示された。このように、固体表面での薄膜形成におけるフリーラジカルの構造緩和過程に新たな知見を加えた。