ダイヤモンド薄膜付着強度を増加させる新しい基板前処理手法の開発

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ダイヤモンド薄膜においては,基板と薄膜は蒸着の初期に核が発生した点でのみ接していることが従来から確認されている。このため薄膜生成にあたっては,薄膜の核の数すなわち核発生密度を増加させることが重要となる。ここではダイヤモンド薄膜付着強度を増加させる新しい基板前処理手法の開発の基礎として,原子レベルからの薄膜付着モデルを開発し,コンピュータシミュレーションの実施により種々の現像を数値的に明らかにした。得られた実績を要約して以下に示す。1.核発生に及ぼす基板傷つけ処理の影響を解明することを目的として,傷つけ処理を施したシリコン基板と反応ガスからなる核発生二次元モデルを考案し,同基板上に発生するダイヤモンド核を対象とした数値シミュレーションを行った。その結果,核発生過程を数値的に明らかにした。2.薄膜形成に及ぼす基板傷つけ処理の影響を解明することを目的として,1.で考案したモデルを発展させた核成長二次元モデルを考案し,シリコン基板上に発生および成長するダイヤモンド核を対象とした数値シミュレーションを行った。その結果,核成長過程を数値的に明らかにした。3.ダイヤモンド薄膜をシリコン基板から引きはがすのに必要な力を数値的に求めることを目的とし,2.で考案した核成長二次元モデルを用い数値計算を行った。その結果,薄膜が基板からはがれる過程を数値的に明らかにするとともに,薄膜を引張る速度と薄膜を基板から引きはがすのに必要な力との関係を明らかにした。