【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KU1007
利用課題名 / Title
放電プラズマCVD法を用いたナノカーボン・シリコン材料の開発
利用した実施機関 / Support Institute
九州大学 / Kyushu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
カーボン系材料/Carbon related materials, 微粒子/Fine particles, 透過型電子顕微鏡/Transmission electron microscopy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
柴田 翔
所属名 / Affiliation
九州大学大学院システム情報科学府
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
田中 友基,善 文比古,井手 奈都子,千々和 恭輔
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
放電プラズマCVD法で合成したカーボン材料の形態を透過型電子顕微鏡JEM-2010によるTEM観察で確認した。
実験 / Experimental
参考文献[1]を参考に、ソースガスに炭化水素系ガス、キャリアガスにArを使用した混合ガス系においてマルチホロー放電プラズマ(MHDP)CVD法によるカーボン材料の合成を実施した。合成条件は、ガス総流量を600 sccm、合成時間を20 minに固定した上で、混合ガス中の炭化水素系ガス比率を0.67 %、1.00 %と変化させた。各条件において、プラズマCVD装置のチャンバー内にTEM観察用メッシュグリッド、およびサンプル捕集用の金属メッシュを設置しサンプルを堆積させた。合成終了後、金属メッシュはエタノール中でソニケーションしメッシュ上の堆積物を溶媒分散させ、分散液を別のTEM観察用メッシュグリッドに滴下することでサンプリングを行った。チャンバー内に設置したTEM観察用メッシュグリッド、および分散液を滴下したTEM観察用メッシュグリッドをそれぞれ透過型電子顕微鏡JEM-2010によりTEM観察し、サンプルの形態を確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
チャンバー内に設置したTEM観察用メッシュグリッドのTEM観察により、炭化水素系ガス比が0.67 %の条件においては、Figure 1のように粒径数十nm程度のナノ粒子が多数凝集した凝集体が観察された。一方、炭化水素系ガス比が1.00 %の条件 においては、Figure 2のようにグリッド一面を覆う被膜状の形態が観察されナノ粒子の識別は困難であった。そこで本条件に関しさらに、金属メッシュ上堆積物の分散液を滴下したTEM観察用メッシュグリッドをTEM観察したところ、Figure 3のように粒径数十nm程度のナノ粒子の凝集体が観察された。MHDPCVD法 において、総流量一定の下でソースガスの濃度比を増加させると生成粒子の粒子成長および生成量の増大が進行する可能性が考えられるが、今回の観察から、炭化水素系ガス比0.67 %の条件に対して1.00 %の条件においては、生成物はナノ粒子のまま生成量が増大することで膜化が進行したものと推測された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. 炭化水素系ガス比0.67%サンプルTEM像(チャンバー内設置TEM観察用メッシュグリッド)
Figure 2. 炭化水素系ガス比1.00%サンプルTEM像(チャンバー内設置TEM観察用メッシュグリッド)
Figure 3. 炭化水素系ガス比1.00%サンプルTEM像(堆積物分散液滴下TEM観察用メッシュグリッド)
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
【参考文献】
[1] Processes, 2021, 9, 2.
【謝辞】
本検討の遂行にあたり、透過型電子顕微鏡観察において九州大学工学部技術部の田中友基様、善文比古様、井手奈都子様、千々和恭輔様にご協力いただきましたことに心より御礼申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件