JP2000202308A - 光触媒の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可視領域においても安定して作用可能な光触媒
を低コストで簡単に製造することができる光触媒の製造
方法およびその装置を提供する。 【解決手段】蒸発装置６のアノード６ａとＴｉ含有のカ
ソード６ｂとの間でアーク放電を発生させてカソード６
ｂを気化させてＴｉイオン１０３をフィルタ５で選択し
て基材１００へ照射すると共に酸素１０４をプラズマ化
して基材１００へ照射することにより基材１００の表面
に酸化チタン膜１０１を形成する酸化チタン膜形成工程
と、蒸発装置７のアノード７ａとＣｒからなるカソード
７ｂとの間でアーク放電を発生させてカソード７ａを気
化させる注入物質気化工程と、Ｃｒイオン１０７を選択
して基材１００へ照射するイオン選択工程と、基材１０
０に負極性のパルスバイアス電圧を印加して、Ｃｒイオ
ン１０７を基材１００の表面の酸化チタン膜１０１に注
入するイオン注入工程とを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可視光の照射によ
っても触媒活性を発現し、可視光照射下での窒素酸化物
等の分解反応ができる光触媒の製造方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】酸化チタンは、光エネルギを化学エネル
ギに常温でクリーンに変換させる光触媒機能を有するた
め、環境浄化等への応用が期待されている。酸化チタン
は、光活性を向上させるための超微粒子化や金属添加
や、可視領域の光を利用するための色素の吸着などが行
われる。

【０００３】このような光触媒は、約３８０ｎｍよりも
短い紫外光で高い活性を発現するものの、これよりも長
い波長の可視光領域で定常的に活性を発現することが困
難であった。例えば、酸化チタンを用いる光触媒反応の
例として、窒素酸化物の分解反応などは、紫外光照射下
のみで当該反応が効率的に進行するため、太陽光だけだ
と５％程度の紫外光しか利用できないことから、別の紫
外光源を必要としている。

【０００４】そこで、直流高電圧（数１０ｋＶ〜数１０
０ｋＶ）をかけた引き出し加速電極を用いてＣｒ、Ｖ、
Ｆｅなどのイオンを電界により加速し、イオンビーム化
して酸化チタンに注入して光吸収帯を可視領域にまでシ
フトさせることにより、酸化チタンを可視領域において
も安定して作用できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようにして酸化チタンを可視領域で安定化させる場合
には、次のような問題があった。

【０００６】Ｃｒ、Ｖ、Ｆｅなどの金属イオンを酸化
チタンに注入するには、充分な圧力の金属蒸気を発生さ
せたり、金属プラズマを長時間安定に保たなければなら
ず、簡単に行うことができない。 塩化物や弗化物などの流体状の化合物から上記金属の
イオンを発生させる場合には、当該イオンの発生を容易
に行うことができるものの、装置内に金属の付着や腐食
を生じてしまい、装置の保守管理等を頻繁に行わなけれ
ばならず、長時間連続して運転することができない。 上記の場合、イオンビーム側をスキャンしたり酸化
チタン側を移動したりすることにより酸化チタンにイオ
ンをまんべんなく注入することができるが、酸化チタン
の処理面積が大きいと、装置が大型化してしまい、非常
に高価となってしまうだけでなく、処理に多大な時間を
要してしまう。 上記の場合、粉末等の形状にあらかじめ調製した酸
化チタンにイオンを注入するため、非常に手間がかかっ
てしまい、コストが高くなってしまう。

【０００７】このようなことから、本発明は、可視領域
においても安定して作用可能な光触媒を低コストで簡単
に長期にわたって安定して製造することができる光触媒
の製造方法およびその装置を提供することを目的とし
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による光触媒の製造方法は、基材の表面
に酸化チタン膜を形成する酸化チタン膜形成工程と、ア
ノードと注入物質からなるカソードとの間でアーク放電
を発生させて当該カソードを溶融気化させる注入物質気
化工程と、気化した前記注入物質のうち、当該注入物質
のイオンを選択して前記基材へ向けて照射するイオン選
択工程と、前記基材に負極性のパルスバイアス電圧を印
加して、前記注入物質のイオンを当該基材の表面の前記
酸化チタン膜に注入するイオン注入工程とを行うことを
特徴とする。

【０００９】上述した光触媒の製造方法において、前記
酸化チタン膜形成工程がアノードとチタンを含有するカ
ソードとの間でアーク放電を発生させて当該カソードを
溶融気化させ、気化したチタンのうち、チタンイオンを
選択して前記基材へ向けて照射すると共に、酸素をプラ
ズマ化して前記基材へ向けて照射することにより、当該
基材の表面に酸化チタン膜を形成することを特徴とす
る。

【００１０】上述した光触媒の製造方法において、前記
酸化チタン膜形成工程がチタンを含有するターゲットに
放電ガス雰囲気下で高周波電圧を印加して当該ターゲッ
トのスパッタ粒子を発生させ、当該スパッタ粒子を前記
基材へ向けて照射することにより、当該基材の表面に酸
化チタン膜を形成することを特徴とする。

【００１１】前述した課題を解決するための、本発明に
よる光触媒の製造装置は、基材の表面に酸化チタン膜を
形成する酸化チタン膜形成手段と、アノードと注入物質
からなるカソードとの間でアーク放電を発生させて当該
カソードを溶融気化させる注入物質気化手段と、気化し
た前記注入物質のうち、当該注入物質のイオンを選択し
て前記基材へ向けて照射するイオン選択手段と、前記基
材に負極性のパルスバイアス電圧を印加して、前記注入
物質のイオンを当該基材の表面の前記酸化チタン膜に注
入するイオン注入手段とを備えてなることを特徴とす
る。

【００１２】上述した光触媒の製造装置において、前記
酸化チタン膜形成手段がアノードとチタンを含有するカ
ソードとの間でアーク放電を発生させて当該カソードを
溶融気化させるチタン気化手段と、気化した前記チタン
のうち、当該チタンのイオンを選択して前記基材へ向け
て照射するチタンイオン選択手段と、酸素をプラズマ化
して前記基材へ向けて照射するプラズマ酸素生成手段と
を備えてなることを特徴とする。

【００１３】上述した光触媒の製造装置において、前記
酸化チタン膜形成手段がチタンを含有するターゲットに
放電ガス雰囲気下で高周波電圧を印加して当該ターゲッ
トのスパッタ粒子を発生させ、当該スパッタ粒子を前記
基材へ向けて照射するスパッタ粒子生成手段を備えてな
ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明による光触媒の製造方法お
よびその装置の第一番目の実施の形態を図１に示す。な
お、図１は、その装置の概略構成図である。

【００１５】図１に示すように、真空容器１の内部に
は、基材１００を上面に保持するホルダ２が配設されて
いる。このホルダ２は、真空容器１を貫通する支柱３に
より支持されている。真空容器１と支柱３との間は、シ
ール４により密封および電気的に絶縁されている。真空
容器１の下方には、図示しない真空排気装置が連結され
ている。

【００１６】真空容器１の上部には、９０°に曲げられ
た管５ａの周囲にコイル５ｂを巻き付けた一対のフィル
タ５が連結されている。これらフィルタ５のコイル５ｂ
は、磁界発生用の図示しない直流電源にそれぞれ接続し
ている。

【００１７】一方の前記フィルタ５には、アノード６ａ
および金属チタンからなるカソード６ｂを内蔵したアー
ク式の蒸発装置６が連結されている。この蒸発装置６の
アノード６ａとカソード６ｂとは、これらアノード６ａ
とカソード６ｂとの間にアーク放電電圧を供給する直流
アーク電源６ｃに接続している。なお、アーク放電起動
用のトリガ電極などは、図示が省略されている。

【００１８】また、他方の前記フィルタ５には、アノー
ド７ａおよびＣｒ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉなどの注入物質（本
実施の形態ではＣｒ）からなるカソード７ｂを内蔵した
アーク式の蒸発装置７が連結されている。この蒸発装置
７のアノード７ａとカソード７ｂとは、これらアノード
７ａとカソード７ｂとの間にパルスアーク放電電圧を供
給するパルスアーク電源７ｃに接続している。なお、ア
ーク放電起動用のトリガ電極などは、図示が省略されて
いる。

【００１９】前記真空容器１には、送給された酸素ガス
１０４を高周波放電等でプラズマ化するプラズマ発生装
置８が取り付けられている。前記支柱３には、ホルダ２
に保持された基材１００に負のパルスバイアス電圧（真
空容器１を基準）を印加するパルスバイアス電源９およ
び真空容器１との短絡を切り替えるスイッチ１０が接続
されている。

【００２０】なお、本実施の形態では、蒸発装置７など
により注入物質気化手段を構成し、他方のフィルタ５な
どによりイオン選択手段を構成し、ホルダ２、支柱３、
シール４、パルスバイアス電源９、スイッチ１０などに
よりイオン注入手段を構成し、蒸発装置６などによりチ
タン気化手段を構成し、一方のフィルタ５などによりチ
タンイオン選択手段を構成し、プラズマ発生装置８など
によりプラズマ酸素生成手段を構成し、これらチタン気
化手段、チタンイオン選択手段、プラズマ酸素生成手段
などにより酸化チタン膜形成手段を構成している。

【００２１】このような装置を使用した光触媒の製造方
法を次に説明する。まず、始めに、ホルダ２にステンレ
ス鋼からなる基材１００を取り付けると共に、蒸発装置
６に金属チタンからなるカソード６ｂを取り付ける一
方、蒸発装置７に金属Ｃｒからなるカソード７ｂを取り
付けたら、前記真空排気装置を作動して、真空装置１内
を真空排気（１×１０^-5torr以下）する。

【００２２】次に、基材１００の表面に酸化チタン膜１
０１を形成する酸化チタン膜形成工程を行う。具体的に
は、ホルダ２と真空容器１とを短絡させるようにスイッ
チ１０を切り換えた後、蒸発装置６の直流アーク電源６
ｃを作動してアノード６ａとカソード６ｂとにアーク放
電電圧を供給してアーク放電を発生させると、当該アー
ク放電によりカソード６ｂが局部的に溶融してカソード
６ｂを構成する物質が気化し、チタンを含む蒸気、パー
ティクル、イオンなどのチタンプラズマ１０２がカソー
ド６ｂの前方に生成する。

【００２３】ここで、一方の前記フィルター５の前記直
流電源を作動してコイル５ｂにより管５ａ内に磁界を発
生させると、チタンプラズマ１０２のうち、蒸気やパー
ティクルの大部分がフィルタ５の管５ａの内面に付着す
るものの、イオンのみが上記磁界に沿って低エネルギ
（１０ｅＶ）で真空容器１内に引き出され、チタンイオ
ン１０３が基材１００に照射される。

【００２４】これと同時に、真空容器１内圧力を一定値
以下（１×１０^-3torr以下）に抑制するようにプラズマ
発生装置８に酸素ガス１０４を送給して高周波放電等で
プラズマ化して酸素ラジカルおよび酸素イオン１０５を
発生させ、基材２に照射することにより、基材１００上
に上記チタンイオン１０３と共に酸化チタン膜１０１
（成膜速度：１μｍ／ｍｉｎ．、膜厚：０．０５〜１０
μｍ）を形成する。

【００２５】このようにして酸化チタン膜形成工程を終
えたら、蒸発装置６およびプラズマ発生装置８を停止す
る一方、蒸発装置７のパルスアーク電源７ｃを作動して
アノード７ａとカソード７ｂとにパルスアーク放電電圧
を供給してパルスアーク放電を発生させると、当該パル
スアーク放電によりカソード７ｂが局部的に溶融してカ
ソード７ｂを構成する物質が蒸発し、Ｃｒ金属を含む蒸
気、パーティクル、イオンなどのＣｒプラズマ１０６が
カソード７ｂの前方に生成する（注入物質気化工程）。

【００２６】ここで、他方の前記フィルター５の前記直
流電源を作動してコイル５ｂにより管５ａ内に磁界を発
生させると、Ｃｒプラズマ１０６のうち、蒸気やパーテ
ィクルの大部分が当該フィルタ５の管５ａの内面に付着
するものの、イオンのみが上記磁界に沿って低エネルギ
（１０ｅＶ）で真空容器１内に引き出され、Ｃｒイオン
１０７が基材１００に照射される（イオン選択工程）。

【００２７】この状態で、ホルダ２とパルスバイアス電
源９とを接続するようにスイッチ１０を切り換えて、基
材１００に負のパルスバイアス電圧（１５０ｋＶ）を印
加すると、当該電圧により、Ｃｒイオン１０７が基材１
００に引き込まれ、酸化チタン膜１０１に注入される
（イオン注入工程）。

【００２８】なお、上記パルスバイアス電圧は、前記パ
ルスアーク放電電圧に同期させると共に、前記パルスア
ーク放電電圧よりもパルス幅の長い負の電圧とする。な
ぜなら、蒸発装置７の金属Ｃｒからなるカソード７ｂに
アーク放電電圧が印加されているときに基材１００にバ
イアス電圧が印加されていないと、Ｃｒイオン１０７が
低いエネルギ（１０ｅＶ以下）のまま酸化チタン膜１０
１に到達してしまい、酸化チタン膜１０１上にＣｒ膜を
生成してしまうからである。このため、パルスバイアス
電圧をパルスアーク放電電圧に同期させると共に、パル
スアーク放電電圧よりもパルス幅の長い負の電圧とする
ことにより、Ｃｒイオン１０７を酸化チタン膜１０１に
被着させることなく注入させることができる。

【００２９】ここで、負のパルスバイアス電圧は、１０
〜４００ｋＶとする。このパルスバイアス電圧が１０ｋ
Ｖ未満であると、Ｃｒイオン１０７のエネルギが低すぎ
て注入することがほとんどできず、パルスバイアス電圧
が４００ｋＶを越えると、装置規模や操作性などに問題
を生じてしまい実用的でない。また、このパルスバイア
ス電圧のパルス幅は、１μｓ〜１ｍｓとする。パルス幅
が１μｓ未満であると、Ｃｒイオン１０７の単位時間当
たりの注入量が非常に少なくて処理時間が長くなり、コ
スト高になってしまい、パルス幅が１ｍｓを越えると、
異常放電が頻発し、Ｃｒイオン１０７の注入が困難とな
ってしまう。

【００３０】このようにして製造した光触媒の機能を確
認するため、当該光触媒の紫外光および可視光の吸収ス
ペクトルを測定した（Ｃｒイオンの注入量を１ｘ１０¹⁶
個／ｃｍ² および３ｘ１０¹⁶個／ｃｍ² の２種類とし
た。）。その結果を図２に示す。なお、比較のため、Ｃ
ｒイオンを注入しなかった場合の酸化チタン膜の光触媒
の紫外光および可視光の吸収スペクトルも測定した。

【００３１】図２からわかるように、Ｃｒイオンを注入
しなかった酸化チタン膜の光触媒は、約４００ｎｍ以下
の紫外光領域で光を吸収するものの、可視光領域で光を
まったく吸収しなかった。これに対し、Ｃｒイオンを注
入した酸化チタン膜の光触媒は、４００ｎｍ以下の紫外
光領域で光を吸収するのはもちろんのこと、４００ｎｍ
以上の可視光領域でも光を吸収する。なお、Ｖ、Ｆｅ、
Ｎｉなどの他のイオンを注入した場合でもＣｒと同等な
結果が得られた。

【００３２】また、Ｃｒイオンを注入しなかった酸化チ
タン膜の光触媒に対して可視光（波長：４５０ｎｍ）を
一酸化窒素雰囲気（１０torr）下で照射したところ、雰
囲気中の一酸化窒素の濃度に変化がみられなかった。こ
れに対し、Ｃｒイオンを注入した酸化チタンの光触媒に
対して可視光（波長：４５０ｎｍ）を一酸化窒素雰囲気
（１０torr）下で照射したところ、雰囲気中の一酸化窒
素濃度が徐々に減少することが確認できた。なお、Ｖ、
Ｆｅ、Ｎｉなどの他のイオンを注入した場合でもＣｒと
同等な結果が得られた。

【００３３】したがって、可視領域においても安定して
作用可能な光触媒を低コストで簡単に長期にわたって安
定して製造することができる。

【００３４】本発明による光触媒の製造方法およびその
装置の第二番目の実施の形態を図３に示す。なお、図３
は、その装置の概略構成図である。ただし、前述した実
施の形態と同様な部材については、前述した実施の形態
の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、
その説明を省略する。

【００３５】図３に示すように、真空容器１の上部に
は、フィルタ５を介して蒸発装置７が連結されている。
真空容器１の内部上方には、膜材料となるターゲット１
０８を保持するスパッタ装置１１が連結されている。真
空容器１のスパッタ装置１１近傍には、アルゴンと酸素
とを混合した放電ガス１１０を送給する放電ガス送給手
段に連結する放電ガス導入口１ａが設けられている。ス
パッタ装置１１と真空容器１とは、高周波電源１２で接
続されている。

【００３６】なお、本実施の形態では、スパッタ装置１
１、高周波電源１２、前記放電ガス送給手段などにより
スパッタ粒子生成手段を構成し、このスパッタ粒子生成
手段などにより酸化チタン膜形成手段を構成している。

【００３７】このような装置を使用した光触媒の製造方
法を次に説明する。前述した実施の形態の場合と同様
に、ホルダ２にステンレス鋼からなる基材１００を取り
付けると共に、蒸発装置７に金属Ｃｒからなるカソード
７ｂを取り付ける一方、スパッタ装置１１に酸化チタン
からなるターゲット１０８を取り付けたら、前記真空排
気装置を作動して、真空装置１内を真空排気（１×１０
^-5torr以下）する。

【００３８】続いて、ホルダ２と真空容器１とを短絡さ
せるようにスイッチ１０を切り換えた後、真空容器１内
圧力を一定値以下（１×１０^-3torr以下）に抑制するよ
うに前記放電ガス送給手段から放電ガス導入口１ａを介
して放電ガス（アルゴン９０vol.％と酸素１０vol.％と
の混合ガス）１１０を導入すると共に、高周波電源１２
を作動して、高周波電圧をターゲット１０８に印加して
高周波放電を発生させ、酸化チタンからなるターゲット
１０８の表面より酸化チタンからなるスパッタ粒子１０
９を飛び出させて基材１００上に照射し、酸化チタン膜
１０１（成膜速度：０．１μｍ／ｍｉｎ．、膜厚：０．
０５〜１０μｍ）を形成する（酸化チタン膜形成工
程）。

【００３９】このようにして基材１００上に酸化チタン
膜１０１を成形したら、放電ガス１１０の導入および高
周波電源１２の作動を停止する一方、前述した実施の形
態の場合と同様にして、蒸発装置７のパルスアーク電源
７ｃを作動してパルスアーク放電を発生させ、Ｃｒプラ
ズマ１０６を生成させる（注入物質気化工程）。

【００４０】これと同時に、フィルター５の前記直流電
源を作動して管５ａ内に磁界を発生させて、Ｃｒプラズ
マ１０６のうち、蒸気やパーティクルの大部分を当該フ
ィルタ５の管５ａの内面に付着させ、イオンのみを上記
磁界に沿って低エネルギ（１０ｅＶ）で真空容器１内に
引き出して、基材１００にＣｒイオン１０７を照射する
（イオン選択工程）。

【００４１】この状態で、前述した実施の形態の場合と
同様に、ホルダ２とパルスバイアス電源９とを接続する
ようにスイッチ１０を切り換えて、基材１００に負のパ
ルスバイアス電圧（１５０ｋＶ）を印加して、Ｃｒイオ
ン１０７を基材１００に引き込み、酸化チタン膜１０１
に注入した（イオン注入工程）。

【００４２】このようにして製造した光触媒の機能を確
認するため、当該光触媒の紫外光および可視光の吸収ス
ペクトルを測定した（Ｃｒイオンの注入量を１ｘ１０¹⁶
個／ｃｍ² および３ｘ１０¹⁶個／ｃｍ² の２種類とし
た。）。その結果を図４に示す。なお、比較のため、Ｃ
ｒイオンを注入しなかった場合の酸化チタン膜の光触媒
の紫外光および可視光の吸収スペクトルも測定した。

【００４３】図４からわかるように、Ｃｒイオンを注入
しなかった酸化チタン膜の光触媒は、前述した実施の形
態の場合と同様に、約４００ｎｍ以下の紫外光領域で光
を吸収するものの、可視光領域で光をまったく吸収しな
かった。これに対し、Ｃｒイオンを注入した酸化チタン
膜の光触媒は、前述した実施の形態の場合と同様に、４
００ｎｍ以下の紫外光領域で光を吸収するのはもちろん
のこと、４００ｎｍ以上の可視光領域でも光を吸収す
る。なお、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉなどの他のイオンを注入した
場合でもＣｒと同等な結果が得られた。

【００４４】また、Ｃｒイオンを注入しなかった酸化チ
タン膜の光触媒に対して可視光（波長：４５０ｎｍ）を
一酸化窒素雰囲気（１０torr）下で照射したところ、前
述した実施の形態の場合と同様に、雰囲気中の一酸化窒
素の濃度に変化がみられなかった。これに対し、Ｃｒイ
オンを注入した酸化チタンの光触媒に対して可視光（波
長：４５０ｎｍ）を一酸化窒素雰囲気（１０torr）下で
照射したところ、前述した実施の形態の場合と同様に、
雰囲気中の一酸化窒素濃度が徐々に減少することが確認
できた。なお、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉなどの他のイオンを注入
した場合でもＣｒと同等な結果が得られた。

【００４５】したがって、前述した実施の形態の場合と
同様に、可視領域においても安定して作用可能な光触媒
を低コストで簡単に長期にわたって安定して製造するこ
とができる。

【００４６】なお、以上説明した各実施の形態では、ホ
ルダ２を真空容器１に対して固定式としたが、例えば、
支柱３を真空容器１に回転可能に支持することにより、
ホルダ２を真空容器１に対して回転できるようにして、
イオン注入の均一化をさらに図ることも可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明による光触媒の製造方法は、基材
の表面に酸化チタン膜を形成する酸化チタン膜形成工程
と、アノードと注入物質からなるカソードとの間でアー
ク放電を発生させて当該カソードを溶融気化させる注入
物質気化工程と、気化した前記注入物質のうち、当該注
入物質のイオンを選択して前記基材へ向けて照射するイ
オン選択工程と、前記基材に負極性のパルスバイアス電
圧を印加して、前記注入物質のイオンを当該基材の表面
の前記酸化チタン膜に注入するイオン注入工程とを行う
ので、可視領域においても安定して作用可能な光触媒を
低コストで簡単に長期にわたって安定して製造すること
ができる。

【００４８】また、前記酸化チタン膜形成工程がアノー
ドとチタンを含有するカソードとの間でアーク放電を発
生させて当該カソードを溶融気化させ、気化したチタン
のうち、チタンイオンを選択して前記基材へ向けて照射
すると共に、酸素をプラズマ化して前記基材へ向けて照
射することにより、当該基材の表面に酸化チタン膜を形
成するので、基板の表面に酸化チタン膜を低コストで簡
単に長期にわたって安定して製造することができる。

【００４９】また、前記酸化チタン膜形成工程がチタン
を含有するターゲットに放電ガス雰囲気下で高周波電圧
を印加して当該ターゲットのスパッタ粒子を発生させ、
当該スパッタ粒子を前記基材へ向けて照射することによ
り、当該基材の表面に酸化チタン膜を形成するので、基
板の表面に酸化チタン膜を低コストで簡単に長期にわた
って安定して製造することができる。

【００５０】一方、本発明による光触媒の製造装置は、
基材の表面に酸化チタン膜を形成する酸化チタン膜形成
手段と、アノードと注入物質からなるカソードとの間で
アーク放電を発生させて当該カソードを溶融気化させる
注入物質気化手段と、気化した前記注入物質のうち、当
該注入物質のイオンを選択して前記基材へ向けて照射す
るイオン選択手段と、前記基材に負極性のパルスバイア
ス電圧を印加して、前記注入物質のイオンを当該基材の
表面の前記酸化チタン膜に注入するイオン注入手段とを
備えてなるので、可視領域においても安定して作用可能
な光触媒を低コストで簡単に長期にわたって安定して製
造することができる。

【００５１】また、前記酸化チタン膜形成手段がアノー
ドとチタンを含有するカソードとの間でアーク放電を発
生させて当該カソードを溶融気化させるチタン気化手段
と、気化した前記チタンのうち、当該チタンのイオンを
選択して前記基材へ向けて照射するチタンイオン選択手
段と、酸素をプラズマ化して前記基材へ向けて照射する
プラズマ酸素生成手段とを備えてなるので、基板の表面
に酸化チタン膜を低コストで簡単に長期にわたって安定
して製造することができる。

【００５２】また、前記酸化チタン膜形成手段がチタン
を含有するターゲットに放電ガス雰囲気下で高周波電圧
を印加して当該ターゲットのスパッタ粒子を発生させ、
当該スパッタ粒子を前記基材へ向けて照射するスパッタ
粒子生成手段を備えてなるので、基板の表面に酸化チタ
ン膜を低コストで簡単に長期にわたって安定して製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光触媒の製造装置の第一番目の実
施の形態の概略構成図である。

【図２】光触媒の紫外光−可視光吸収スペクトルのグラ
フである。

【図３】本発明による光触媒の製造装置の第二番目の実
施の形態の概略構成図である。

【図４】光触媒の紫外光−可視光吸収スペクトルのグラ
フである。

【符号の説明】

１ 真空容器 １ａ 放電ガス導入口 ２ ホルダ ３ 支柱 ４ シール ５ フィルタ ５ａ 管 ５ｂ コイル ６ 蒸発装置 ６ａ アノード ６ｂ カソード ６ｃ 直流アーク電源 ７ 蒸発装置 ７ａ アノード ７ｂ カソード ７ｃ パルスアーク電源 ８ プラズマ発生装置 ９ パルスバイアス電源 １０ スイッチ １１ スパッタ装置 １２ 高周波電源 １００ 基材 １０１ 酸化チタン膜 １０２ チタンプラズマ １０３ チタンイオン １０４ 酸素 １０５ 酸素ラジカルおよび酸素イオン １０６ Ｃｒプラズマ １０７ Ｃｒイオン １０８ ターゲット １０９ スパッタ粒子 １１０ 放電ガス

フロントページの続き (72)発明者 利根川 裕 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内 Ｆターム(参考） 4G069 AA08 BA04A BA04B BA48A CA10 CA13 EA08 FB02 4K029 AA02 AA24 BA48 BB01 BC00 BD00 CA05 DC05 DC27 DD06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材の表面に酸化チタン膜を形成する酸
   化チタン膜形成工程と、 アノードと注入物質からなるカソードとの間でアーク放
   電を発生させて当該カソードを溶融気化させる注入物質
   気化工程と、 気化した前記注入物質のうち、当該注入物質のイオンを
   選択して前記基材へ向けて照射するイオン選択工程と、 前記基材に負極性のパルスバイアス電圧を印加して、前
   記注入物質のイオンを当該基材の表面の前記酸化チタン
   膜に注入するイオン注入工程とを行うことを特徴とする
   光触媒の製造方法。
2. 【請求項２】 前記酸化チタン膜形成工程がアノードと
   チタンを含有するカソードとの間でアーク放電を発生さ
   せて当該カソードを溶融気化させ、気化したチタンのう
   ち、チタンイオンを選択して前記基材へ向けて照射する
   と共に、酸素をプラズマ化して前記基材へ向けて照射す
   ることにより、当該基材の表面に酸化チタン膜を形成す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光触媒の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記酸化チタン膜形成工程がチタンを含
   有するターゲットに放電ガス雰囲気下で高周波電圧を印
   加して当該ターゲットのスパッタ粒子を発生させ、当該
   スパッタ粒子を前記基材へ向けて照射することにより、
   当該基材の表面に酸化チタン膜を形成することを特徴と
   する請求項１に記載の光触媒の製造方法。
4. 【請求項４】 基材の表面に酸化チタン膜を形成する酸
   化チタン膜形成手段と、 アノードと注入物質からなるカソードとの間でアーク放
   電を発生させて当該カソードを溶融気化させる注入物質
   気化手段と、 気化した前記注入物質のうち、当該注入物質のイオンを
   選択して前記基材へ向けて照射するイオン選択手段と、 前記基材に負極性のパルスバイアス電圧を印加して、前
   記注入物質のイオンを当該基材の表面の前記酸化チタン
   膜に注入するイオン注入手段とを備えてなることを特徴
   とする光触媒の製造装置。
5. 【請求項５】 前記酸化チタン膜形成手段がアノードと
   チタンを含有するカソードとの間でアーク放電を発生さ
   せて当該カソードを溶融気化させるチタン気化手段と、 気化した前記チタンのうち、当該チタンのイオンを選択
   して前記基材へ向けて照射するチタンイオン選択手段
   と、 酸素をプラズマ化して前記基材へ向けて照射するプラズ
   マ酸素生成手段とを備えてなることを特徴とする請求項
   ４に記載の光触媒の製造装置。
6. 【請求項６】 前記酸化チタン膜形成手段がチタンを含
   有するターゲットに放電ガス雰囲気下で高周波電圧を印
   加して当該ターゲットのスパッタ粒子を発生させ、当該
   スパッタ粒子を前記基材へ向けて照射するスパッタ粒子
   生成手段を備えてなることを特徴とする請求項４に記載
   の光触媒の製造装置。