Dynamics of formation of ultra-hard thin films of amorphous carbon nitride by energy-controlled ion bombardment

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アルゴンなどの放電気体と炭素原子を含む気体分子を反応させると、原料分子が分解しアモルファス炭素系薄膜が形成する。特に基板ステージに外部から負の自己バイアス電圧を印加すると、放電中の正イオンが基板に引き寄せられて膜表面を衝撃し、高硬度の薄膜が得られる。この方法を用いて、本研究ではアモルファス窒化炭素、水素化されたアモルファス炭化ケイ素、の各薄膜を形成させ、イオン衝撃の化学的過程を議論した。その結果、プラズマ中のイオンが膜表面を衝撃することにより膜中の水素原子がはじき出され、それに引き続く再結合過程によって一次元的な高分子型構造が三次元的なダイヤモンド型構造へと変化し、膜硬度が上昇することが見出された。