高機能性・無機ー有機複合薄膜の材料設計

高功能无机有机复合薄膜的材料设计

基本信息

批准号：
04204020
负责人：
吉田泰彦
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Toyo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ダイヤモンド薄膜の原料となる炭素源としてメタンなどの炭化水素ガス、あるいはエタノールなどの液体が利用されていたが、これらの炭素源では、移動や取り扱いの点から安全性に難点があった。ここでは、第三の炭素源としてアルコールから固体ゲル材料を調製し、これを用いてダイヤモンド薄膜の合成を行った。アルコールからの固体ゲルの生成にはアルコールの分子構造が大きく影響し、-OH基に対する炭素鎖が2〜3のアルコールにおいて固体ゲルが調製可能であった。固体ゲルを用いて作製したダイヤモンド薄膜のX線回折では、アモルファスカーボンのブロードなピークが60〜80°に観察されるが、熱フィラメント法にありがちなフィラメント材料によるピークが見られないことから、固体ゲルを用いることにより極めて良好なダイヤモンド薄膜を作製できることが明かとなった。ラマン分光法による結果も同様に、1500cm^<-1>付近にアモルファスカーボンに起因するブロードなピークが見られ、1333cm^<-1>に非常に大きなダイヤモンドによるピークが観察された。また、プロパノール・固体ゲルを用いたときに得られたダイヤモンド薄膜のSEM写真から、フィラメント直下の基板中心部分では{111}面からなる三角形の相が見られ、領域全体としては粒径1μmのダイヤモンドが多数集まった多結晶構造のダイヤモンド薄膜が生成したことが明かとなった。それに対して、基板中心から3mmほど離れた領域ではボール状の物質が観察され、表面に若干のダイヤモンド相が形成されているのが確認できた。これはフィラメントとの距離が増えたことにより放射温度が急激に降下し、アルコール及び水素分子の解離が充分に行われないことによると考えられる。

碳酸或乙醇等液体的碳氢化合物气体已被用作用于钻石薄膜的原材料的碳源，但是这些碳源在运动和处理方面存在安全性。在这里，从酒精作为第三个碳源制备固体凝胶材料，并使用此制备了钻石薄膜的合成。酒精的分子结构对醇的固体凝胶形成具有重大影响，并且可以用2-3个碳链相对于-OH组制备固体凝胶。在使用固体凝胶制造的钻石薄膜的X射线衍射中，观察到60至80°之间的无定形碳的宽峰，但是由于丝状材料引起的峰值（在热丝方法中很常见），因此发现使用固体凝胶可以生产出极好的钻石薄膜。同样，拉曼光谱法的结果显示出较大的峰值，由于无定形碳接近1500 cm^<-1>，而在1333 cm^<-1>上的钻石峰非常大。此外，从使用丙醇固体凝胶时获得的钻石薄膜的SEM照片，据透露，在直接在灯丝下方的底物的中部部分中发现了一个由{111}平面组成的三角形相，并且形成了多层钻石薄膜，并形成了许多粒度，并具有整个区域的粒度。另一方面，在距离基板中心约3毫米的区域中观察到类似球状的材料，并确认在表面上形成了轻微的钻石相。这被认为是由于与细丝的距离增加，并且辐射温度迅速下降，并且酒精和氢分子的解离不够。