JP2005350301A - 炭素膜の成膜方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 炭素膜の成膜方法に関し、基材表面に簡単かつ強固に炭素膜を成膜することができる。
【解決手段】 カーボンナノ構造体を溶媒に分散させてスラリーを作成する工程と、スラリーを基材１０の表面に塗布する工程と、スラリーを塗布した基材をアニールする工程とを含むものである。
【選択図】 図３
【解決手段】 カーボンナノ構造体を溶媒に分散させてスラリーを作成する工程と、スラリーを基材１０の表面に塗布する工程と、スラリーを塗布した基材をアニールする工程とを含むものである。
【選択図】 図３
Description
本発明は、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素膜を基材表面に成膜する方法に関する。
従来、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等の炭素膜を基板上に形成する方法として、プラズマＣＶＤがある（例えば、特許文献１参照）。
プラズマＣＶＤ法においては、例えば、平行平板電極の一方に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し、プラズマを生成し、基板を６００℃程度に加熱し、基板へのイオンエネルギーを制御することによって、基板に炭素膜が形成される。
このようなプラズマＣＶＤや、その他、熱ＣＶＤ、ＰＶＤにて基材表面に炭素膜を成膜する方法では、成膜工程が複雑となり、コスト高で量産に適さなかった。
また、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等を予め作成しておき、ターゲットの表面に固定する方法も考えられるが、固定強度が弱いという問題があった。
特開２００３−１２３１２号
したがって、本発明においては、基材表面に簡単かつ強固に炭素膜を成膜することを解決しようとする課題とする。
本発明の炭素膜の成膜方法は、カーボンナノ構造体を炭素系の溶媒に分散させてスラリーを作成し、前記スラリーを基材表面に塗布し、前記スラリーを塗布した基材をアニールするものである。
また、前記基材表面に凹凸が形成されており、前記凹部に前記スラリーが充填され、前記凸部に塗布された前記スラリーは除去されるものや、前記凹部に水が充填され、前記凸部のみに前記スラリーが塗布されるものであってもよい。
前記カーボンナノ構造体は、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーである。
前記炭素系の溶媒として、テレピン油、しょう脳油、松根油、動植物油が挙げられる。
本発明の炭素膜の成膜方法によると、スラリーを基材表面に塗布してアニールすることで、簡単に基材表面に炭素膜を成膜することができ、量産に適する。また、アニールによってカーボンナノ構造体の基部にて炭素系の溶媒が炭化物となり、カーボンナノ構造体が炭化物を介して基材表面に化学結合され、基材に強固に固定される。
本発明によれば、基材表面に簡単かつ強固に炭素膜を成膜することができる。
本発明の最良の実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
図１は基材の斜視図、図２は基材の部分拡大斜視図、図３は炭素膜を成膜した基材の部分断面図を示している。
まず、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバー等のカーボンナノ構造体を、従来からある熱ＣＶＤやプラズマＣＶＤにて作成しておく。
予め作成しておいたカーボンナノ構造体を炭素系の溶媒に分散させてスラリーを作成する。炭素系の溶媒としては、テレピン油、しょう脳油、松根油、動植物油（ヤシ油、パーム油）等が挙げられる。
炭素膜を成膜する基材１０として、直径１ｍｍのタングステンの線材を用意する。基材１０の表面には多数の凹部１１が形成されており、残りの部位は凸部１２となる。なお、基材１０の形状は線材に限らず、板材等であってもよく、また材質もタングステンに限らず、Ｎｉ，ステンレス，Ｆｅ等であってもよい。
次に、上記により得られたスラリーを基材１０の表面に塗布する。基材１０の表面には多数の凹部１１が形成されているので、基材１０の表面にスラリーを塗布することで、スラリーが凹部１１に入り込み全面に塗布される。この状態で、基材１０の表面のスラリーをエアーで吹き飛ばすことで、凸部１２に付いたスラリーのみが除去され、凹部１１のみにスラリーが残る。凸部１２に付いたスラリーを除去する方法としては、エアーで吹き飛ばすものに限らず、例えば基材１０に振動を加えて振るい落としてもよい。また、スラリーを入れた容器に基材１０を漬け、全面に塗布した後、凸部１２に付いたスラリーを除去してもよい。
次に、スラリーを塗布した基材１０をアニールする。アニールは、Ｈ２雰囲気中で８００℃にて行う。なお、Ａｒで希釈したＨ２／ＡｒまたはＮ２雰囲気中で行ってもよく、また温度も８００℃に限らない。
アニールの結果、炭素系の溶媒が固化し、カーボンナノ構造体１３の基部において炭化物１４が形成され、カーボンナノ構造体１３が基材１０の表面に化学結合によって強固に固定される。
以上のようにして、基材１０の表面の凹部１１のみにカーボンナノ構造体１３が形成され、炭素膜を選択的に成膜することができる。
このように構成された炭素膜の成膜方法によると、スラリーを基材１０の表面に塗布してアニールすることで、簡単に基材１０の表面に炭素膜を成膜することができ、量産に適する。
また、アニールによってカーボンナノ構造体１３の基部にて炭素系の溶媒が炭化物１４となり、カーボンナノ構造体１３が炭化物１４を介して基材１０の表面に化学結合され、基材１０に強固に固定される。
さらに、基材１０の表面の凹部１１のみに炭素膜を選択的に成膜することができ、炭素膜が成膜される部位を予め設定することができ、必要箇所のみに炭素膜を成膜することができ効率的である。
本発明の他の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は炭素膜を成膜した基材の部分断面図を示している。
基材１０の表面には凹凸が形成されており、凹部１１に水１５を充填し、基材１０の表面に、カーボンナノ構造体を炭素系の溶媒に分散させてなるスラリーを塗布することで、水１５の撥水作用により、スラリーは凸部１２のみに塗布される。
次に、スラリーを塗布した基材１０をアニールし、炭素系の溶媒を固化し、カーボンナノ構造体１３の基部において炭化物１４を形成することで、化学結合によって強固に固定される。
以上のようにして、基材１０の表面の凸部１２のみにカーボンナノ構造体１３が形成され、炭素膜を選択的に成膜することができる。
このように構成された炭素膜の成膜方法においても、図１ないし図３の例と同様の効果が得られる。
なお、基材の表面に凹凸がなく、基材の全表面に炭素膜が成膜されるものでもよい。
本発明は、薄型の照明器具やディスプレイ表示装置、あるいは液晶表示装置のバックライトなどの線状光源として使用する線材表面に炭素膜を成膜する方法として有用である。
１０ 線材（基材）
１１ 凹部
１２ 凸部
１３ カーボンナノウォール（カーボンナノ構造体）
１４ 炭化物
１５ 水
１１ 凹部
１２ 凸部
１３ カーボンナノウォール（カーボンナノ構造体）
１４ 炭化物
１５ 水
Claims (5)
- カーボンナノ構造体を炭素系の溶媒に分散させてスラリーを作成する工程と、前記スラリーを基材表面に塗布する工程と、前記スラリーを塗布した基材をアニールする工程とを含む炭素膜の成膜方法。
- 前記基材表面に凹凸が形成されており、前記凹部に前記スラリーが充填され、前記凸部に塗布された前記スラリーは除去されることを特徴とする請求項１に記載の炭素膜の成膜方法。
- 前記基材表面に凹凸が形成されており、前記凹部に水が充填され、前記凸部のみに前記スラリーが塗布されることを特徴とする請求項１に記載の炭素膜の成膜方法。
- 前記カーボンナノ構造体が、カーボンナノウォール、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバーであることを特徴とする請求項１ないし３に記載の炭素膜の成膜方法。
- 前記炭素系の溶媒が、テレピン油、しょう脳油、松根油、動植物油であることを特徴とする請求項１ないし３に記載の炭素膜の成膜方法。
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