多機能ダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜センサに関する研究

多功能类金刚石纳米复合薄膜传感器的研究

• 批准号: 04J03420
• 负责人: 竹野 貴法
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J03420/
• 关键词: 積層膜; 多機能化; グラニュラー薄膜; ホッピング伝導; タングステンカーバイド; 超伝導薄膜; 磁気抵抗効果; 温度センサ; 磁場センサ; クラスタ; グラニュラー構造; 電気伝導

1.目的センサの実用化のため、タングステンを含むDLC(以下、W-DLC)膜を用いて積層構造を作製し、電気的・機械的特性を評価する。本年度はW-DLC/DLC/Si及びDLC/W-DLC/Siの2種類の積層膜について検討する。前者は一般的な工業用材料である金属系材料上に製膜することを模擬したもので、中間DLC層の電気的な絶縁層としての機能性を評価する。一方、後者はW-DLCセンサ層を保護する目的でDLC層を作製したものであり、その機能性について摩擦磨耗試験結果より検討する。2.研究実績(1)W-DLC/DLC/Si積層構造膜の面内方向の電気抵抗が数100Ωであるのに対し、膜厚方向の抵抗が数MΩであったことから、中間DLC層は絶縁層として機能する事がわかった。透過型電子顕微鏡により導電性シリコン基板上に積層構造が作製されていることを確認し、W-DLCとDLCとの間には明瞭な境界面が存在しないことがわかった。この領域をX線光電子分光法により評価したところ、透過型電子顕微鏡の結果と同様に明瞭な境界を示す化学的な結合状態は存在しないことがわかった。よって、W-DLC/DLC/Si積層膜においては上部W-DLCの炭素母相と中間DLCの構造は同等であり、相が連続的に存在していることから、良好な密着性を示す。本知見により、導電性基板上にW-DLCセンサ作製の可能性が示された。(2)DLC/W-DLC/Si積層構造透過型電子顕微鏡により積層構造を確認した。また、W-DLC/DLC/Si積層構造と同様に、層間に明瞭な境界が存在せず、連続的な構造である事がわかった。ボールオンディスク型の摩擦磨耗試験器により、摩擦の相手材をステンレススティール球との間で摩擦・磨耗の耐久性試験を行ったところ、W-DLC膜が試験の初期段階においてはく離もしくは膜への損傷が著しかった。一方、DLC/W-DLC/Siにおいては試験回転数が1万回転を超えても、中間に存在するW-DLCセンサ層への損傷がなかった。本知見により上部DLC層の保護膜としての機能性が示された。以上2種類の試験により機械的機能性とセンサとしての機能性を有する多機能センサ作製の可能性が示された。

1. Purpose: To evaluate the electrical and mechanical properties of DLC (hereinafter, W-DLC) films using chemical laminated structures. This year, there are two types of laminated films, W-DLC/DLC/Si and DLC/W-DLC/Si. The former is a general industrial material, a metal-based material, a film-forming simulation, and a DLC layer in the middle, which is an electric layer and has a functional performance evaluation. On the one hand, the latter is a W-DLC layer with a protective layer, a DLC layer with a purpose of production, and a functional friction and wear test result. 2. Research achievements (1) W-DLC/DLC/Si laminated structure film has an electric resistance of 100Ω in the in-plane direction対し, the resistance of the film thickness direction is MΩ, and the middle DLC layer is the ultimate layer and the function is the same. Transmissive electron micromirror is manufactured with a laminated structure on a conductive silicone substrate. Confirm the existence of W-DLC and DLC and the interface of the interface. In the field of X-ray photoelectron spectroscopy, the structure of transmission electron micromirrors If the same state of knowledge is understood, the state of the chemical combination is revealed.よって、W-DLC/DLC/Si laminated film においては upper part W-DLC carbon matrix phase and middle The structure of DLC is the same, the existence of the same connection is the same, and the good adhesion is shown. This knowledge shows the possibility of manufacturing W-DLC on a conductive substrate. (2) DLC/W-DLC/Si laminated structure Transmission type electron micromirror The laminated structure has been confirmed.また、W-DLC/DLC/Si laminated structure と同様に、layers clear なrealm がexistence せず、continuous なstructure である事がわかった.ボールオンディスク-type friction and wear tester により, friction のphase hand material をステンレススティール ball との Inter-friction and wear のThe durability test is done, and the W-DLC film is in the initial stage of the test. The film is damaged and the film is damaged. One side, DLC/W-DLC/Si においては trial 験転numberが10,000 episodes of 転を超えても, middle existence するW-DLC センサlayer への Damage がなかった. The functional performance of the protective film on the upper DLC layer of the original product is not shown. The functionality of the above 2 types of test equipment and the functionality of the equipment are shown in the possibility of making multi-functional equipment.

项目成果

Metal-containing diamond-like nanocomposite temperature sensors

含金属类金刚石纳米复合材料温度传感器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Advanced Science 17
• 作者: Hiroyuki Miki;Takanori Takeno et al.;Takanori Takeno et al.
• 通讯作者: Takanori Takeno et al.

Superconductivity in W-containing diamond-like nanocomposite films

• DOI: 10.1016/j.diamond.2006.07.019
• 发表时间: 2006-11-01
• 期刊: DIAMOND AND RELATED MATERIALS
• 影响因子: 4.1
• 作者: Miki, Hiroyuki;Takeno, Takanori;Aoyama, Takashi
• 通讯作者: Aoyama, Takashi

Deposition and Structural Analysis of Cobalt Containing Amorphous Hydrogenate Carbon Films

含钴非晶氢化碳薄膜的沉积及结构分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: 4^<th> International Conference on Materials Processing for Properties and Performance講演資料集
• 作者: Hiroyuki Miki;Takanori Takeno et al.;Takanori Takeno et al.;T.Takeno et al.
• 通讯作者: T.Takeno et al.

Superconducting Property In Tungsten Containing Amorphous Carbon Composite

含钨非晶碳复合材料的超导性能

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE Conference on Emerging Technologies - Nanoelectronics
• 作者: Hiroyuki Miki;Takanori Takeno et al.
• 通讯作者: Takanori Takeno et al.

Electron transport in amorphous carbon-silicon nanocomposites containing Nb

含铌非晶碳硅纳米复合材料中的电子传输

• 发表时间: 2004
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 43
• 作者: A.Bozhko;T.Takagi;T.Takeno;M.Shupegin
• 通讯作者: M.Shupegin