JPS5933670B2 - 被加工物表面への固体薄膜製造装置 - Google Patents
被加工物表面への固体薄膜製造装置Info
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- JPS5933670B2 JPS5933670B2 JP56177561A JP17756181A JPS5933670B2 JP S5933670 B2 JPS5933670 B2 JP S5933670B2 JP 56177561 A JP56177561 A JP 56177561A JP 17756181 A JP17756181 A JP 17756181A JP S5933670 B2 JPS5933670 B2 JP S5933670B2
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- Japan
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- container
- diaphragm
- powder particles
- particles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/08—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects
- B05B5/081—Plant for applying liquids or other fluent materials to objects specially adapted for treating particulate materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/16—Arrangements for supplying liquids or other fluent material
- B05B5/1683—Arrangements for supplying liquids or other fluent material specially adapted for particulate materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
- B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
- B05B7/144—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means
- B05B7/1445—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means involving vibrations
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、静電的手法を利用して高速に加速した固体
の微細粉末粒子を固体の被加工物表面に衝突させ、付着
堆積させて固体薄膜を製造する薄膜製造装置に関するも
のである。
の微細粉末粒子を固体の被加工物表面に衝突させ、付着
堆積させて固体薄膜を製造する薄膜製造装置に関するも
のである。
微小単位の物質に何らかの加速手段によつて運動エネル
ギを与え、これを固体材料表面に衝突、付着堆積させて
膜を製造する従来の技術として、たとえば原子的単位の
イオンの衝突に基づくものとしては、イオン化蒸着（プ
ラズマ法、スパッタリング法）やイオンビーム蒸着、ま
たより大きな単位の固体物質を熱的に溶融化したものの
衝突に基づ＜ものとして溶射技術がある。
ギを与え、これを固体材料表面に衝突、付着堆積させて
膜を製造する従来の技術として、たとえば原子的単位の
イオンの衝突に基づくものとしては、イオン化蒸着（プ
ラズマ法、スパッタリング法）やイオンビーム蒸着、ま
たより大きな単位の固体物質を熱的に溶融化したものの
衝突に基づ＜ものとして溶射技術がある。
前者では、比較的良質の膜材料が得られるものの、適正
な膜形成条件の設定がむずかしく、またそのために必要
な雰囲気ガスの制御等の周辺技術が複雑化して装置が大
規模となる傾向があつた。一方、後者では、空気中で溶
融化した高温物質を被加工物表面に吹きつけて肉盛りす
るもので、形成された膜材料の品質劣化あるいは被加工
物質に生じる熱的変質が必然的に避けられない欠点があ
つた。本発明においては、静電的加速手段を用いる点で
は前者と同様の方法原理といえるが、加速対象がイオン
よりはるかに大きなサイズの微細な固体物質（粉末粒子
）であり、しかも固体物質同士の高速衝撃現象を膜形成
に利用することを特徴とする。
な膜形成条件の設定がむずかしく、またそのために必要
な雰囲気ガスの制御等の周辺技術が複雑化して装置が大
規模となる傾向があつた。一方、後者では、空気中で溶
融化した高温物質を被加工物表面に吹きつけて肉盛りす
るもので、形成された膜材料の品質劣化あるいは被加工
物質に生じる熱的変質が必然的に避けられない欠点があ
つた。本発明においては、静電的加速手段を用いる点で
は前者と同様の方法原理といえるが、加速対象がイオン
よりはるかに大きなサイズの微細な固体物質（粉末粒子
）であり、しかも固体物質同士の高速衝撃現象を膜形成
に利用することを特徴とする。
そのため、膜の形成機構あるいは形成された膜材料の性
質は両者の場合とは異つたものとなる。すなわち、微細
な固体物質による固体材料表面への高速衝撃下には高パ
ワー密度のエネルギ供給に基づく高温・高圧力状態の発
生があり、被衝撃物質の結晶学的な構造変化あるいは異
種物質問での化学反応が期待できる。第１図ａは、本薄
膜製造法の基本原理を示し、単一の粉末粒子が電界中で
帯電ならびに静電加速されて高速を得、被加工物表面に
衝突、付着するに至る経過を表わす。
質は両者の場合とは異つたものとなる。すなわち、微細
な固体物質による固体材料表面への高速衝撃下には高パ
ワー密度のエネルギ供給に基づく高温・高圧力状態の発
生があり、被衝撃物質の結晶学的な構造変化あるいは異
種物質問での化学反応が期待できる。第１図ａは、本薄
膜製造法の基本原理を示し、単一の粉末粒子が電界中で
帯電ならびに静電加速されて高速を得、被加工物表面に
衝突、付着するに至る経過を表わす。
すなわち、直流高電圧電源５に接続された平板状電極１
５と１５はそれぞれ陽極および陰極を構成し、これらの
電極間には極間の距離ｄとその印加電圧に依存した強さ
の電界Ｅが加わる。最初、陽極表面近傍に存在した電気
的に中性の粉末粒子ＩＴには、電界作用によつて電子の
電界放射あるいは電極表面との接触による電導が発生し
、粉末粒子から陽極への電子ｅの移動が起つて正極性の
帯電量が付与される（同図中のＡ）。その結果、帯電し
た粉末粒子は、図の電＊界Ｅの方向に静電加速されて高
速を得、陰極表面に衝突する直前にその速度は最高速度
ｖとなる（同図中のＢ）。高速の粉末粒子は、衝突時に
その運動エネルギを瞬時に解放するので、衝撃塑性的に
強変形をうけて陰極表面上に付着堆積する（同図中のＣ
）。第１図ｂは、通常、凝集集団状態にある実際的な微
細粉末粒子が、電界中において凝集集団状態から単一の
微細粉末粒子へと分離され、前記の帯電、静電加速挙動
を経て膜形成に関与するに至る経過を示す。
５と１５はそれぞれ陽極および陰極を構成し、これらの
電極間には極間の距離ｄとその印加電圧に依存した強さ
の電界Ｅが加わる。最初、陽極表面近傍に存在した電気
的に中性の粉末粒子ＩＴには、電界作用によつて電子の
電界放射あるいは電極表面との接触による電導が発生し
、粉末粒子から陽極への電子ｅの移動が起つて正極性の
帯電量が付与される（同図中のＡ）。その結果、帯電し
た粉末粒子は、図の電＊界Ｅの方向に静電加速されて高
速を得、陰極表面に衝突する直前にその速度は最高速度
ｖとなる（同図中のＢ）。高速の粉末粒子は、衝突時に
その運動エネルギを瞬時に解放するので、衝撃塑性的に
強変形をうけて陰極表面上に付着堆積する（同図中のＣ
）。第１図ｂは、通常、凝集集団状態にある実際的な微
細粉末粒子が、電界中において凝集集団状態から単一の
微細粉末粒子へと分離され、前記の帯電、静電加速挙動
を経て膜形成に関与するに至る経過を示す。
すなわち、凝集状態の粒子集団が陽極表面近傍で前記の
帯電機構に基づいて帯電（同図中のＤ）する結果、帯電
電荷同士の反挨力によつてより小さな粒子集団に静電分
散される（同図中のＥ）。分離した粒子集団は正極性の
帯電量をもつので、陰極方向に静電加速されてその表面
に衝突し、ここでさらに衝撃力による機械的分離をうけ
る（同図中のＦ）。陰極表面に衝突した粒子は、比較的
小さな径の集団のもので高速を得たものについてはその
表面上に付着するが、付着するに足る運動エネルギをも
たない比較的大きな径のものは負極性に再帯電して陽極
方向に静電加速される。このように、対向した平板状電
極間では、電極間の電界方向への往復運動の間に静電分
散および機械的分離が繰り返される結果、初期の凝集集
団粒子はより小さな集団粒子を経て個々の単一粒子へと
分離が進む。また、凝集集団粒子が分離されると、極間
には多数個の帯電粉末粒子に起因する空間電荷界が形成
されるので、個々の粉末粒子はその静電力によつて相互
に反栓される。そのため、電極間中の粉末粒子は、印加
電界の方向に帯電、加速を繰り返して往復運動しながら
、電極周辺部、と拡散運動する。平板状電極間の静電加
速によつて、粉末粒子が得る速度は理論的に（ここで、
Ｑ，ｍ，γおよびρ。
帯電機構に基づいて帯電（同図中のＤ）する結果、帯電
電荷同士の反挨力によつてより小さな粒子集団に静電分
散される（同図中のＥ）。分離した粒子集団は正極性の
帯電量をもつので、陰極方向に静電加速されてその表面
に衝突し、ここでさらに衝撃力による機械的分離をうけ
る（同図中のＦ）。陰極表面に衝突した粒子は、比較的
小さな径の集団のもので高速を得たものについてはその
表面上に付着するが、付着するに足る運動エネルギをも
たない比較的大きな径のものは負極性に再帯電して陽極
方向に静電加速される。このように、対向した平板状電
極間では、電極間の電界方向への往復運動の間に静電分
散および機械的分離が繰り返される結果、初期の凝集集
団粒子はより小さな集団粒子を経て個々の単一粒子へと
分離が進む。また、凝集集団粒子が分離されると、極間
には多数個の帯電粉末粒子に起因する空間電荷界が形成
されるので、個々の粉末粒子はその静電力によつて相互
に反栓される。そのため、電極間中の粉末粒子は、印加
電界の方向に帯電、加速を繰り返して往復運動しながら
、電極周辺部、と拡散運動する。平板状電極間の静電加
速によつて、粉末粒子が得る速度は理論的に（ここで、
Ｑ，ｍ，γおよびρ。
はそれぞれ粉末粒子の帯電量、質量、半径および密度、
Ｖａ，Ｅおよびｄは電極間の印加電圧、印加電界強度お
よび距離、βは電荷係数、ε０は真空誘電率）で与えら
れ、粒子径が小なる粉末粒子ほど高速を得ることを示し
ている。したがつて、電極間での往復運動の間に粒子径
の微細化が進み、付着するに足る運動エネルギを得た高
速粒子が選択的に電極（被加工物）の表面に付着し、そ
の堆積による薄膜形成が進行することになる。第４図は
、平行平板電極間の帯電、加速に基づく往復運動の間に
、初期の凝集集団粒子がほぼ単一の粉末粒子にまで分離
されることを実証した実験結果の一例である。すなわち
、往復運動させずに極間から引出した帯電粉末粒子の平
均的な比帯電量ｑ／ｍ（白ヌキＤが著しく低いのに対し
て、往復運動させた場合のｑ／ｍ（黒丸）は単一の粉末
粒子の理論値に近い値を示し、引き出した粒子が前記の
理論速度に達していることを示す。このように、凝集性
の強い微細な粉末粒子を静電加速の理論に適つた高速に
まで加速できるのは、平板状電極の効果であり、また本
薄膜製造法の特徴でもある。さらには、粉末粒子の空間
電荷界に起因した拡散運動によつて、かなり広範囲の被
加工物表面上にほぼ一様な薄膜を形成できる特徴がある
。なお、第１図Ａ，ｂでは、陰極面上に粒子の付着が進
行するものとしているが、陽極面上でも同様のことが起
こる。しかし、陰極から陽極方向に加速される負極性の
帯電粒子では、電界の集中効果によつて粒子からの電界
電子放射に起因する帯電極性の逆転が起こり易く、その
ために陽極表面に衝突できない粒子の割合が増大すると
考えられて付着量は比較的少ない。したがつて、陰極側
を被加工物とする方が、膜形成の効率面において有利で
ある。以下、本発明を一実施例につき図面を参照して詳
説する。
Ｖａ，Ｅおよびｄは電極間の印加電圧、印加電界強度お
よび距離、βは電荷係数、ε０は真空誘電率）で与えら
れ、粒子径が小なる粉末粒子ほど高速を得ることを示し
ている。したがつて、電極間での往復運動の間に粒子径
の微細化が進み、付着するに足る運動エネルギを得た高
速粒子が選択的に電極（被加工物）の表面に付着し、そ
の堆積による薄膜形成が進行することになる。第４図は
、平行平板電極間の帯電、加速に基づく往復運動の間に
、初期の凝集集団粒子がほぼ単一の粉末粒子にまで分離
されることを実証した実験結果の一例である。すなわち
、往復運動させずに極間から引出した帯電粉末粒子の平
均的な比帯電量ｑ／ｍ（白ヌキＤが著しく低いのに対し
て、往復運動させた場合のｑ／ｍ（黒丸）は単一の粉末
粒子の理論値に近い値を示し、引き出した粒子が前記の
理論速度に達していることを示す。このように、凝集性
の強い微細な粉末粒子を静電加速の理論に適つた高速に
まで加速できるのは、平板状電極の効果であり、また本
薄膜製造法の特徴でもある。さらには、粉末粒子の空間
電荷界に起因した拡散運動によつて、かなり広範囲の被
加工物表面上にほぼ一様な薄膜を形成できる特徴がある
。なお、第１図Ａ，ｂでは、陰極面上に粒子の付着が進
行するものとしているが、陽極面上でも同様のことが起
こる。しかし、陰極から陽極方向に加速される負極性の
帯電粒子では、電界の集中効果によつて粒子からの電界
電子放射に起因する帯電極性の逆転が起こり易く、その
ために陽極表面に衝突できない粒子の割合が増大すると
考えられて付着量は比較的少ない。したがつて、陰極側
を被加工物とする方が、膜形成の効率面において有利で
ある。以下、本発明を一実施例につき図面を参照して詳
説する。
第２図は本実施例に使用される膜製造装置の主要部を一
例として示す。
例として示す。
膜の原材料たる粉末粒子を高電界中へ供給するための粒
子供給系Ｐは、適当に粒子供給用の細孔を配した振動板
８、この振動板を粉末充填容器７にゆるく締結支持する
ための振動板押えリング９とたとえばゴム製０リングの
ような弾性リング１０、ならびに振動板を電磁振動させ
るために設置された鉄心６と円筒状電磁コイル１６から
成る。この粒子供給系とその振動板に対向するように配
置された被加工物４（平板状）との間には、前者を陽極
性とする直流高電圧が高電圧電源５の接続によつて加え
られており、同図では振動板と被加工物とがそれぞれ第
１図における陽極と陰極とに対応する電極構成となる。
膜の形成は、電磁コイルによつて発生する交番磁界の作
用で振動板を電磁振動させ、粒子供給系に充填されてい
た粉末粒子１が振動板の細孔より電極間に供給されて、
前記の方法原理に従つて振動板に対向した被加工物表面
上に進行して付着膜３を形成する。また、膜形成は、粒
子の帯電量緩和防止、装置構成部品間の絶縁耐力の向上
、および吸着ガスの除去等のため、真空ポンプ１１によ
つて高真空域にまで排気された真空容器１２中で実施さ
れる。なお、同図に示した例では振動板を陽極として使
用しているが、別の平板状陽極を振動板直下に挿入設置
し、この陽極と被加工物（陰（転）との間に供給系から
粉末粒子を供給してもよい。さらには、前記の電磁振動
を利用する粒子供給方式以外の方法として、粉末粒子を
静電的に帯電させることによつて噴霧状化させた粒子ビ
ームを陽極と被加工物との間に流入させる方法もとり得
る。第３図は、本発明の他の実施例を示し、第２図と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、第２図の例では被加工物を陰極とし
て兼用していたものを図の如く分離して設置し、電極１
３および１４間で帯電、加速された粉末粒子２の一部を
陰極上の孔より引き出し、高速の粉末粒子ビームとして
被加工物の表面に照射して付着膜３の形成を実施するも
のである。第２図の方法では粉末粒子の帯電と加速に導
電性の平板状電極を必要とするため、被加工物もそのよ
うな材料および形状のものに限られるのに対し、この方
法によれば、粉末粒子の加速部と膜形成部が分離される
ために被加工物の制約は解除される。すなわち、たとえ
ば、その対象となる被加工物は、形状的には鋭利な突起
形状をもつものでもよく、また材質的には導体、半導体
はもとより絶縁体でもよいので膜形成の適用範囲が拡張
される。さらには、引き出された加速粉末粒子に対して
、静電集束、再加速といつた制御を施こすことも可能で
ある。本膜形成法の実施の一例として、電極間の印加電
圧８０ｋ、極間距離５Ｗ！１１真空度１Ｘ１０−４Ｔ０
ｒｒの形成条件において、平均粒子径０．０２４μｍの
カーボンブラツク粒子を炭素工具鋼（ＳＫ３）表面に衝
突、付着させた場合、粒子径に相当する程度の微視的領
域の表面あらさをもつ平滑で、かつち密な炭素膜が７０
人／―の形成速度で作製できることを確認した。
子供給系Ｐは、適当に粒子供給用の細孔を配した振動板
８、この振動板を粉末充填容器７にゆるく締結支持する
ための振動板押えリング９とたとえばゴム製０リングの
ような弾性リング１０、ならびに振動板を電磁振動させ
るために設置された鉄心６と円筒状電磁コイル１６から
成る。この粒子供給系とその振動板に対向するように配
置された被加工物４（平板状）との間には、前者を陽極
性とする直流高電圧が高電圧電源５の接続によつて加え
られており、同図では振動板と被加工物とがそれぞれ第
１図における陽極と陰極とに対応する電極構成となる。
膜の形成は、電磁コイルによつて発生する交番磁界の作
用で振動板を電磁振動させ、粒子供給系に充填されてい
た粉末粒子１が振動板の細孔より電極間に供給されて、
前記の方法原理に従つて振動板に対向した被加工物表面
上に進行して付着膜３を形成する。また、膜形成は、粒
子の帯電量緩和防止、装置構成部品間の絶縁耐力の向上
、および吸着ガスの除去等のため、真空ポンプ１１によ
つて高真空域にまで排気された真空容器１２中で実施さ
れる。なお、同図に示した例では振動板を陽極として使
用しているが、別の平板状陽極を振動板直下に挿入設置
し、この陽極と被加工物（陰（転）との間に供給系から
粉末粒子を供給してもよい。さらには、前記の電磁振動
を利用する粒子供給方式以外の方法として、粉末粒子を
静電的に帯電させることによつて噴霧状化させた粒子ビ
ームを陽極と被加工物との間に流入させる方法もとり得
る。第３図は、本発明の他の実施例を示し、第２図と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、第２図の例では被加工物を陰極とし
て兼用していたものを図の如く分離して設置し、電極１
３および１４間で帯電、加速された粉末粒子２の一部を
陰極上の孔より引き出し、高速の粉末粒子ビームとして
被加工物の表面に照射して付着膜３の形成を実施するも
のである。第２図の方法では粉末粒子の帯電と加速に導
電性の平板状電極を必要とするため、被加工物もそのよ
うな材料および形状のものに限られるのに対し、この方
法によれば、粉末粒子の加速部と膜形成部が分離される
ために被加工物の制約は解除される。すなわち、たとえ
ば、その対象となる被加工物は、形状的には鋭利な突起
形状をもつものでもよく、また材質的には導体、半導体
はもとより絶縁体でもよいので膜形成の適用範囲が拡張
される。さらには、引き出された加速粉末粒子に対して
、静電集束、再加速といつた制御を施こすことも可能で
ある。本膜形成法の実施の一例として、電極間の印加電
圧８０ｋ、極間距離５Ｗ！１１真空度１Ｘ１０−４Ｔ０
ｒｒの形成条件において、平均粒子径０．０２４μｍの
カーボンブラツク粒子を炭素工具鋼（ＳＫ３）表面に衝
突、付着させた場合、粒子径に相当する程度の微視的領
域の表面あらさをもつ平滑で、かつち密な炭素膜が７０
人／―の形成速度で作製できることを確認した。
本炭素膜は被加工物表面に対する良好な密着性をもつの
で、従来の炭素膜形成法である真空蒸着法、イオン化蒸
着法、イオンビーム蒸着法ではこれまでに報告例のない
厚さ数μｍ程度の厚膜形成が可能であつた。この従来法
に対する優位性は、固体間の高速衝撃によつて、粒子と
被加工物材料間および粒子材料間に強い結合が生まれる
ために他ならない。なお、本炭素膜の形成は、前記の実
施条件以外でも進行するが、印加電圧が８０ｋＶ以上で
は、凝集状態の比較的大きな径の粒子でも付着するに足
る速度を得ることができるのでそのような粒子の膜内へ
のとり込みがあり、形成された膜材料の構造上の均質性
を欠く場合がある。また、極度に低い印加電圧では、付
着するに不充分な速度となるので、膜形成が進行しない
ことはもちろんのことである。以上のようにして作製さ
れた炭素膜の特性について、これまで確認された主要な
事項とその用途を列記する。
で、従来の炭素膜形成法である真空蒸着法、イオン化蒸
着法、イオンビーム蒸着法ではこれまでに報告例のない
厚さ数μｍ程度の厚膜形成が可能であつた。この従来法
に対する優位性は、固体間の高速衝撃によつて、粒子と
被加工物材料間および粒子材料間に強い結合が生まれる
ために他ならない。なお、本炭素膜の形成は、前記の実
施条件以外でも進行するが、印加電圧が８０ｋＶ以上で
は、凝集状態の比較的大きな径の粒子でも付着するに足
る速度を得ることができるのでそのような粒子の膜内へ
のとり込みがあり、形成された膜材料の構造上の均質性
を欠く場合がある。また、極度に低い印加電圧では、付
着するに不充分な速度となるので、膜形成が進行しない
ことはもちろんのことである。以上のようにして作製さ
れた炭素膜の特性について、これまで確認された主要な
事項とその用途を列記する。
まず、電気的特性に関する知見ならびにその用途に関し
ては、（ａ）室温下の電気抵抗率は１０５Ω・？と測定
され、原材料カーボン粒子のそれ（１０−Ω・儂オーダ
）に比べて著しく抵抗の高い新しい薄膜半導体材料を合
成できた。
ては、（ａ）室温下の電気抵抗率は１０５Ω・？と測定
され、原材料カーボン粒子のそれ（１０−Ω・儂オーダ
）に比べて著しく抵抗の高い新しい薄膜半導体材料を合
成できた。
また、半導体としての伝導型は、セーベツク効果に基づ
く熱起電圧の測定よりＰ型と判定された。（ｂ）抵抗率
の温度依存性は、ρｏ＝ＡｅＸＰ（Ｂ／Ｔ）ＩＡ（ここ
でρ。
く熱起電圧の測定よりＰ型と判定された。（ｂ）抵抗率
の温度依存性は、ρｏ＝ＡｅＸＰ（Ｂ／Ｔ）ＩＡ（ここ
でρ。
は抵抗率、Ａ，Ｂは材料定数、Ｔは絶対温度）の関係式
に極めてよく適合することが測定温度範囲８０〜４２０
Ｋで確認された。本炭素膜材料が薄膜ゆえに小さな熱容
量であること、また炭素材料本来の性質として大きな熱
伝導率をもつことを考えると、温度変化に対する応答性
と信頼性に優れた温度計測用サーミスタ素子への適用が
可能である。（ｃ）抵抗率の電界依存性としては、高電
界印加時に抵抗率の値が著しく減じる非オーム性を示し
た。
に極めてよく適合することが測定温度範囲８０〜４２０
Ｋで確認された。本炭素膜材料が薄膜ゆえに小さな熱容
量であること、また炭素材料本来の性質として大きな熱
伝導率をもつことを考えると、温度変化に対する応答性
と信頼性に優れた温度計測用サーミスタ素子への適用が
可能である。（ｃ）抵抗率の電界依存性としては、高電
界印加時に抵抗率の値が著しく減じる非オーム性を示し
た。
すなわち、このとき電流の急増現象が起こるので、たと
えば大電流制御用のバリスタ素子への適用が考えられる
。さらに、Ｐ型半導体である本炭素膜をｎ型珪素半導体
上に形成させてｐ−ｎ接合ダイオードを構成した場合の
特性として（ｄ）電流一電圧特性として、ある大きさの
逆方向バイアス電圧のもとでツエナ一降伏現象に基づく
電流の急峻な立ち上がりがある。
えば大電流制御用のバリスタ素子への適用が考えられる
。さらに、Ｐ型半導体である本炭素膜をｎ型珪素半導体
上に形成させてｐ−ｎ接合ダイオードを構成した場合の
特性として（ｄ）電流一電圧特性として、ある大きさの
逆方向バイアス電圧のもとでツエナ一降伏現象に基づく
電流の急峻な立ち上がりがある。
このｐ−ｎ接合面の特性は定電圧ダイオード、スイツチ
ングダイオードとして利用できるばかりでなく、トラン
ジスタ素子への適用をも示唆する。（ｅ）白熱電球光お
よび太陽光の照射時に光起電圧ノつ の発生が認められ、太陽光電池への適用の可能性を見い
出した。
ングダイオードとして利用できるばかりでなく、トラン
ジスタ素子への適用をも示唆する。（ｅ）白熱電球光お
よび太陽光の照射時に光起電圧ノつ の発生が認められ、太陽光電池への適用の可能性を見い
出した。
つぎに、機械的特性に関する知見とその用途については
、（ｆ）マイクロビツカース試験における本炭素膜の硬
さろＨｖ＝１１００〜１９００ど評価され、原材料カー
ボンのそれに比べて著しく高い値を示した。
、（ｆ）マイクロビツカース試験における本炭素膜の硬
さろＨｖ＝１１００〜１９００ど評価され、原材料カー
ボンのそれに比べて著しく高い値を示した。
また、すべり摩擦試験において、膜材料同士の摩擦係数
は約０．１であつた。これは固体間摩擦としてはかなり
低い値に部類し、しかも摩擦雰囲気が大気中および高真
空中にかかわらず一定して得られることから、良好な摩
擦特性を有することがわかつた。さらには、固体間摩擦
におけるすべり摩耗および硬質砥粒のひつかきに対する
アブレシブ摩耗に対しても優れた耐摩耗性を示すことが
判明した。これらのことは、潤滑性を有する硬質保護膜
としての機械工業分野への各種応用を示唆し、たとえば
、切削性能の向上と長寿命化を目的とした切削工具への
適用、あるいは耐摩耗性の向上を目的として摺動部をも
つ各種機械部品への適用などが考えられる。以上の実施
例においては、本発明によつて形成された膜の電気的、
機械的特性が原材料のそれとは著しく異つたものに変化
することを実証した。
は約０．１であつた。これは固体間摩擦としてはかなり
低い値に部類し、しかも摩擦雰囲気が大気中および高真
空中にかかわらず一定して得られることから、良好な摩
擦特性を有することがわかつた。さらには、固体間摩擦
におけるすべり摩耗および硬質砥粒のひつかきに対する
アブレシブ摩耗に対しても優れた耐摩耗性を示すことが
判明した。これらのことは、潤滑性を有する硬質保護膜
としての機械工業分野への各種応用を示唆し、たとえば
、切削性能の向上と長寿命化を目的とした切削工具への
適用、あるいは耐摩耗性の向上を目的として摺動部をも
つ各種機械部品への適用などが考えられる。以上の実施
例においては、本発明によつて形成された膜の電気的、
機械的特性が原材料のそれとは著しく異つたものに変化
することを実証した。
この特性の変化は、カーボンブラツク粒子の高速衝撃に
おいて局所的にダイヤモンド構造への結晶構造変換が生
じたことに基因すると考えてよい。このように本発明に
よれば、特異な性質をもつ膜材料の合成が、比較的簡便
な装置、技術を用いて実現できる。なお、本発明は前記
実施例にのみ限定されるものではなく、原材料粉末粒子
としては、微細径のもので、かつ高電界中で導電性を示
す材質のものであれば使用可能である。
おいて局所的にダイヤモンド構造への結晶構造変換が生
じたことに基因すると考えてよい。このように本発明に
よれば、特異な性質をもつ膜材料の合成が、比較的簡便
な装置、技術を用いて実現できる。なお、本発明は前記
実施例にのみ限定されるものではなく、原材料粉末粒子
としては、微細径のもので、かつ高電界中で導電性を示
す材質のものであれば使用可能である。
第１図は本発明の基本原理を示す説明図、第２〜３図は
本発明で用いられる膜製造装置の断面説明図、第４図は
平行平板電極間で凝集集団粒子が単一粉末粒子に分離さ
れることを示した実験結果の表である。 １・・・・・・粉末粒子、２・・・・・・帯電加速粉末
粒子、３・・・・・・付着膜、４・・・・・・被加工物
、５・・・・・・高電圧電源、６・・・・・・鉄心、７
・・・・・・粉末充填容器、８・・・・・・振動板、９
・・・・・・振動板押えリング、１０・・・・・・弾性
リング、１１・・・・・・ポンプ、１２・・・・・・真
空容器、１３・・・・・・電極、１４・・・・・・電極
、１５・・・・・・平板状電極、１６・・・・・・電磁
コイル、１７・・・・・・粉末粒子。
本発明で用いられる膜製造装置の断面説明図、第４図は
平行平板電極間で凝集集団粒子が単一粉末粒子に分離さ
れることを示した実験結果の表である。 １・・・・・・粉末粒子、２・・・・・・帯電加速粉末
粒子、３・・・・・・付着膜、４・・・・・・被加工物
、５・・・・・・高電圧電源、６・・・・・・鉄心、７
・・・・・・粉末充填容器、８・・・・・・振動板、９
・・・・・・振動板押えリング、１０・・・・・・弾性
リング、１１・・・・・・ポンプ、１２・・・・・・真
空容器、１３・・・・・・電極、１４・・・・・・電極
、１５・・・・・・平板状電極、１６・・・・・・電磁
コイル、１７・・・・・・粉末粒子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高真空排気系に接続された真空室と、前記真空室に
設置し固体粉末粒子を収納した容器と、前記容器の底部
に位置し振動装置に関係づけられた固体粉末粒子供給用
の細孔を設けた振動板と、前記振動板の直下に配した被
加工物とよりなり、前記容器側と被加工物間に高電圧を
かけ得るように電気的に直結してなることを特徴とする
被加工物表面への固体薄膜製造装置。 ２ 振動装置として、容器外側に円筒状電磁コイルを設
けるとともに容器内部において振動板に臨むように鉄心
を配してなるものを利用した特許請求の範囲第１項記載
の固体薄膜製造装置３ 高真空排気系に接続された真空
室と、前記真空室に設置し固体粉末粒子を収納した容器
と、前記容器の底部に位置し、振動装置に関係づけられ
、固体粉末粒子供給用の細孔を設けた振動板と前記振動
板の直下に配し固体粉末粒子引出し用の細孔を設けた平
板状の電極と、前記電極の下側に配した被加工物とより
なり、前記容器、電極、被加工物に高電圧をかけ得るよ
うに電気的に直結してなることを特徴とする被加工物表
面への固体薄膜製造装置。 ４ 高真空排気系に接続された真空室と、前記真空室に
設置し固体粉末粒子を収納した容器と、前記容器の底部
に位置し、振動装置に関係づけられ、固体粉末粒子供給
用の細孔を設けた振動板と、前記振動板の下面に固定し
た板状帯電加速用陽極並びに前記陽極下側に一定間隔を
あけて配し、中央に帯電加速、粉末粒子引出し用細孔を
有する加速粒子引出し用陰極と、前記陰極の下側に配し
た被加工物とよりなり、前記容器側と陰極と被加工物間
に高電圧をかけ得るように電気的に直結してなることを
特徴とする被加工物表面への固体薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177561A JPS5933670B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 被加工物表面への固体薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56177561A JPS5933670B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 被加工物表面への固体薄膜製造装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59066211A Division JPS6041571A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 被加工物表面への固体薄膜製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877575A JPS5877575A (ja) | 1983-05-10 |
| JPS5933670B2 true JPS5933670B2 (ja) | 1984-08-17 |
Family
ID=16033110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56177561A Expired JPS5933670B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 被加工物表面への固体薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5933670B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04169082A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-17 | Taiyo Yuden Co Ltd | クロスコンダクターとその製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2766755B2 (ja) * | 1992-11-18 | 1998-06-18 | 勲 菅井 | 基体の被覆方法 |
| RU2145644C1 (ru) * | 1998-11-05 | 2000-02-20 | Дикун Юрий Вениаминович | Способ получения покрытия из порошковых материалов и устройство для его осуществления |
| CN108871408B (zh) * | 2018-04-20 | 2019-08-13 | 大连理工大学 | 一种用于磁性构件快速贯入颗粒材料的试验装置 |
| JP2021074707A (ja) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 昭和電工マテリアルズ株式会社 | 導電粒子の分散方法、及び静電吸着装置 |
-
1981
- 1981-11-04 JP JP56177561A patent/JPS5933670B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04169082A (ja) * | 1990-11-01 | 1992-06-17 | Taiyo Yuden Co Ltd | クロスコンダクターとその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5877575A (ja) | 1983-05-10 |
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