各種ブ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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我々は、各種プラズマを用いたダイヤモンド状炭素膜の合成においてDCバイアスの印加が有効であることを明らかにして来たが、本研究ではこの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(水素およびアルゴン)を明らかにすると共に、析出速度の向上のため、原料ガスの導入方法の検討も行った。ECRプラズマCVD装置を用い、原料ガスとしてメタン、添加ガスとして水素、アルゴンを用いた。印加バイアス効果の検討のため、印加バイアスを0ー-300Vに変化させ、それぞれの条件下で作製された膜の析出速度、硬さ、ラマンスペクトルなどの測定を行った。得られた膜のラマンスペクトルは、印加バイアスで0,-100,-200では強い蛍光が観測されたので、水素を多く含んだ有機高分子に近い構造をしているものと考えられる。-300Vでは1550cm_<-1>の付近を中心とし、1400cm_<-1>近付にショルダ-バンドを有するダイヤモンド状炭素膜特有のブロ-ドなピ-クが観測された。印加バイアスを増加すると、プラズマ中の反応活性種の増加や基板方向へのイオン衝撃が促進されるため、高印加バイアスでは、硬いダイヤモンド状炭素膜が生成されるとともに、析出速度の増加が起こったと考えられる。膜の析出速度は、添加ガスが水素のみの時が最も速く、最大で60nimin_<-1>程度であったが、アルゴンの添加量の増加にともない10nmmin_<-1>に低下した。ビッカ-ス硬さは、添加ガスがアルゴンのみの時は低印加バイアスで硬度が急激に増加したが、水素の添加量の増加にともない、硬度の増加する点が高印加バイアス側にシフトした。これは、アルゴンイオンの衝撃エネルギ-方が大きいため、低印加バイアスでも早く効果が現れるものと考えられる。更に、ガス導入方法の検討により100nmmin_<-1>程度まで析出速度の向上が可能であることも判明した。