JP2018002503A - 多孔質炭素薄膜およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1では、支持基板1として熱酸化膜を形成したシリコンを用いた。
実施例2では、上記実施例1に対して炭素鉄薄膜20の炭素含有量を異ならせている。具体的には、支持基板1として熱酸化膜を形成したシリコンを用い、スパッタ装置によるスパッタ条件を変更することで、炭素鉄薄膜20の炭素組成比を20〜80at%の範囲内で変化させた。炭素鉄薄膜20の炭素含有量以外は、上記実施例1と同様の条件で成膜工程、加熱工程および除去工程を行った。
実施例3では、上記実施例1に対して炭素鉄薄膜20の構成を異ならせている。具体的には、支持基板1として熱酸化膜を形成したシリコンを用い、鉄と炭素を交互にスパッタすることで、炭素薄膜と鉄薄膜が交互に積層された炭素鉄薄膜20を形成した。炭素薄膜と鉄薄膜は、それぞれ1nm程度の厚みとした。炭素鉄薄膜20の構成以外は、上記実施例1と同様の条件で成膜工程、加熱工程および除去工程を行った。
実施例4では、上記実施例1に対して加熱工程の加熱条件を異ならせている。具体的には、加熱工程の熱処理雰囲気を大気圧の窒素雰囲気とし、加熱温度を400℃とした。加熱工程の加熱条件以外は、上記実施例1と同様の条件で成膜工程、加熱工程および除去工程を行った。
実施例5では、上記実施例1に対して支持基板1の種類を異ならせている。具体的には、支持基板1として市販のアルミフォイルを用い、加熱工程での熱処理温度を550℃とした。支持基板1の種類以外は、上記実施例1と同様の条件で成膜工程、加熱工程および除去工程を行った。
実施例6では、上記実施例4に対して、除去工程のエッチングを異ならせている。具体的には、実施例4で作製した炭素鉄薄膜20を希塩酸水溶液中にてPt電極を対向させて配置した後、炭素鉄薄膜20とPt電極間に1.2Vの直流電圧を印加し、鉄を電気化学的エッチングによって除去した。電気化学的エッチングで電流が十分に減少するまで待った後、水洗乾燥することでアルミフォイルからなる支持基板1上に形成された多孔質炭素薄膜2を得た。
実施例7では、上記実施例4に対して、除去工程のエッチングを異ならせている。具体的には、実施例4で作製した炭素鉄薄膜20および支持基板1を1/10に希釈した硝酸水溶液中に浸漬し、炭素鉄薄膜20の鉄と同時に支持基板1のアルミフォイルもエッチングにより除去した。
比較例1では、加熱工程の熱処理温度を700℃とした他は、上記実施例1と同じ条件で成膜工程、加熱工程および除去工程を行った。
比較例2では、加熱工程を行わない他は、上記実施例1同じ条件で成膜工程および除去工程を行った。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
2 多孔質炭素薄膜
Claims (4)
- 支持基板(1)上に形成された多孔質炭素薄膜において、
かさ密度が0.05〜1.7g/cm3であり、炭素の組成比>98at%であり、ラマン測定による黒鉛化度<3.0であり、2端子測定による体積抵抗率が10-2〜10-4Ωcmである多孔質炭素薄膜。 - 前記支持基板は、熱酸化膜付シリコンウェハ、アルミ箔もしくはプラスチックシートのいずれかである請求項1に記載の多孔質炭素薄膜。
- 鉄および炭素を含み、かつ、炭素の組成比が20〜80at%である炭素鉄薄膜(20)を支持基板(1)上に成膜する成膜工程と、
前記炭素鉄薄膜を真空中もしくは不活性ガス中で400〜600℃で熱処理する加熱工程と、
前記炭素鉄薄膜から鉄を除去して多孔質炭素薄膜を得る除去工程とを備える多孔質炭素薄膜の製造方法。 - 前記除去工程では、酸を用いたウェットエッチングもしくは電気化学的エッチングによって、前記炭素鉄薄膜から鉄を除去する請求項3に記載の多孔質炭素薄膜の製造方法。
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Cited By (2)
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JP2019171704A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 金属板、セパレータ、セル、および燃料電池 |
WO2020080520A1 (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Tpr株式会社 | キャパシタ及びキャパシタ用電極 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012118023A1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | グラフェンの製造方法、基板上に製造されたグラフェン、ならびに、基板上グラフェン |
JP2013079178A (ja) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Denso Corp | グラファイト薄膜の形成方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012118023A1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | 独立行政法人科学技術振興機構 | グラフェンの製造方法、基板上に製造されたグラフェン、ならびに、基板上グラフェン |
JP2013079178A (ja) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Denso Corp | グラファイト薄膜の形成方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019171704A (ja) * | 2018-03-28 | 2019-10-10 | 日本製鉄株式会社 | 金属板、セパレータ、セル、および燃料電池 |
JP7035711B2 (ja) | 2018-03-28 | 2022-03-15 | 日本製鉄株式会社 | 金属板、セパレータ、セル、および燃料電池 |
WO2020080520A1 (ja) * | 2018-10-19 | 2020-04-23 | Tpr株式会社 | キャパシタ及びキャパシタ用電極 |
JPWO2020080520A1 (ja) * | 2018-10-19 | 2021-02-15 | Tpr株式会社 | キャパシタ及びキャパシタ用電極 |
CN112655061A (zh) * | 2018-10-19 | 2021-04-13 | 帝伯爱尔株式会社 | 电容器及电容器用电极 |
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