リモート式大気圧プラズマ法による硬質シリカ系薄膜の合成と物性解析

远程常压等离子体法硬质二氧化硅薄膜的合成及物性分析

• 批准号: 22K04781
• 负责人: 鈴木 哲也
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04781/
• 关键词: 大気圧プラズマ法; リモート型; ガスバリア特性; リモート式; シリカ膜

本研究では，大気圧プラズマ法によりシリカ系薄膜（SiOCH）を透明樹脂基材（ポりカーボネート：PC）上に作製するのが最終目的である。大気圧プラズマ法では、電極間の距離が狭く（1－3ミリメートル）、基材を電極間に挿入するダイレクト式ではフィルムしか被覆できない致命的な課題がある。この課題を克服して、リモート式大気圧プラズマ法で良質のシリカ膜を合成し、また膜成長プロセスを解明し、最終的には「新しい装置デザイン」を提案するのが本研究全体の目標である。過去の研究では、シリコン基板上に作製したSiOCH膜の硬さは約４GPaであり、通常のガラスの硬さ、約7GPaに近づいている。2022年度は、ペットボトル表面にシリカ系薄膜を合成することで、ボトル本体のガスバリア性（酸素や二酸化炭素などの気体が透過しない程度を示す指標）を向上させることを目的とした。成膜装置は、対向した電極間にガスを流入し、電圧を印加することでプラズマを発生させて薄膜を合成する構造となっているが、従来の装置では電極長さの変更ができず、電極長さの最適化が不可能であった。また、ガス温度が低温であるためプラズマの活性が低い状態であり、薄膜の密度が十分でなかった。そこで2022年度は、1．電極長さが可変、２．ガスの高温化（ガス通路を高温電極真横に設定）、の2点が実現する装置を新たに設計・製作した。新装置を用いた実験では、噴射ガス温度が従来装置44℃から新装置77℃（PETが変形しない限界温度）まで上昇したことが確認でき、成膜した薄膜はガスバリア性（水蒸気透過率測定装置）、Si含有割合（EDX）、密着性（スクラッチ試験機）の3つの評価項目（括弧内は測定方法）において従来装置を用いた場合よりも優れていた。

This research is based on the transparency of the SiOCH-based thin film produced by the SiOCH method. The ultimate goal is to make the final product on the resin base material (PC). Large pressure pressure sensor, narrow distance between electrodes (1-3 meters), base material resistance Jima に inserted into the するダイレクトstyle ではフィルムしかcovered できない fatal problem がある.このQuestionをOvercomingして、リモート大気尧プラズマ法でGood quality のシリカ片を Synthesisし、またfilm growthプロセスを解明し、Final には「新しい Device デザイン」をProposal するのがThe overall goal of this research is である. In the past research, the SiOCH film on the SiOCH substrate was made with a hardness of about 4GPa and a normal hardness of about 7GPa. 2022 は, ペットボトル surface にシリカ series film を synthetic することで, ボトル main body のガスバリアProperties (the degree of penetration of acid and di-acidified carbon is an indicator of the degree of penetration) and the purpose is the same. The film-forming device is used for influx of electricity between electrodes and the synthesis of thin films by applying electric pressure to the electrodes.るConstruction of となっているが, 従来のdevices ではelectrode length さの変change ができず, electrode length さのoptimization がimpossible であった.また, ガスtemperatureがlowtemperatureであるためプラズマのActivityがlowいstateであり, filmのdensityがveryでなかった.そこで2022は、1． The length of the electrode can vary. 2.ガスのHigh temperature (ガス路をHigh-temperature electrode true horizontal setting), の2-point が実现する device を新たに design and production. The new equipment is used for the いた実験では, and the injection temperature is 44℃. The new equipment is 77℃ (PETが変shaped しないlimit temperature) までrise したことがconfirmation でき、film formation した thin film はガスバリア properties ( Water vapor transmission rate measuring device), Si-containing cleavage (EDX), adhesion (スクラッチ tester) の3 The evaluation items (methods of measurement in parentheses) are suitable for use in situations where the equipment should be used.