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真空アーク蒸着法による高密度アモルファスカーボン膜の合成

真空电弧蒸发法合成高密度非晶碳薄膜

基本信息

批准号：
06J05548
负责人：
堀越睦美 (岩崎睦美)
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

PVD法の一種である真空アーク蒸着法は,グラファイト陰極上に生じる陰極点から炭素粒子が蒸発する現象を用いた成膜方法であり,PVD法の中では高速成膜に適しているが,欠点として他のPVD法に比べて多くのドロップレットを生じること,膜の内部応力が大きいことなどが挙げられる.一方で,他のa-C膜の合成方法に比べ,圧倒的な高密度および高硬度を示すa-C膜を合成できるため,真空アーク蒸着法に対し,様々なドロップレットの減少法が試みられてきている.近年,これらの真空アーク蒸着装置によるa-C膜のドリルや摺動部の保護膜などへの応用が始まったが,従来の磁気フィルタなどの手法は適切ではないと考えられる.加えて,真空アーク蒸着法の歴史において,ドロップレットの低減に主眼が置かれていたため,ドロップレットがa-C膜の機械的特性のどのような影響を与えるかについては,ほとんど報告が無い.よって,本研究では,ドリルや摺動部の保護膜として可能性を示すために,高成膜速度を維持したままドロップレットの混入を減らした真空アーク蒸着法を用い,ドロップレット数密度の異なるa-C膜の機械的特性について検討し,そのメカニズムを考察した.その結果,真空アーク蒸着法によるa-C膜は,ドロップレットフリーにすることを前提とした上で摺動部などへの応用が考えられてきていたが,本研究により,硬度・摩擦係数に対し,ドロップレット数密度60個/nm・mm^2以下のa-C膜であれば,熱(アニール,成膜時の基板温度,摩擦熱)による影響が大きく,ドロップレット数密度による影響は無いことが証明された.加えて,ドロップレット数密度58個/nm・mm2のa-C膜を373Kで10分加熱することで,真空雰囲気下の摩擦係数0.05を示した.

PVD method is a kind of vacuum evaporation method, which is suitable for film formation at high speed. PVD method is suitable for film formation at high speed compared with PVD method. On the other hand, the synthesis method of a-C film is compared with that of vacuum evaporation method, and the high density and high hardness of a-C film are compared with that of vacuum evaporation method. In recent years, the vacuum evaporation device of the a-C film in the first part of the protection film, the use of magnetic field in the future, the method is appropriate. The mechanical properties of a-C films are influenced by the vacuum evaporation process, and the main eye is set to be low. In this study, the mechanical properties of a-C films with different number densities were investigated to demonstrate the possibility of maintaining a high film formation rate and reducing the mixing of a-C films with vacuum evaporation. As a result, the vacuum evaporation method is used to prepare a-C films with hardness, friction coefficient and density of 60/nm mm^2 or less, and the thermal conductivity of a-C films with hardness, friction coefficient and density of 60/nm mm^2 or less. The influence of substrate temperature and friction heat on film formation is large, and the influence of number density on film formation is insignificant. The a-C film with a density of 58/nm·mm2 was heated to 373K for 10 minutes, and the friction coefficient under vacuum was 0.05.