JPS6041571A - 被加工物表面への固体薄膜製造方法 - Google Patents
被加工物表面への固体薄膜製造方法Info
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- JPS6041571A JPS6041571A JP59066211A JP6621184A JPS6041571A JP S6041571 A JPS6041571 A JP S6041571A JP 59066211 A JP59066211 A JP 59066211A JP 6621184 A JP6621184 A JP 6621184A JP S6041571 A JPS6041571 A JP S6041571A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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方法に関するも
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方法に関するも
のである。
微小単位の物質に何らかの加速手段によって運動エネル
ギを与え、これを固体材料表面に衝突、例着堆積させて
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
衝突に基づく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
向があった。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った。
ギを与え、これを固体材料表面に衝突、例着堆積させて
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
衝突に基づく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
向があった。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った。
本発明における薄膜製造法では、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
は異ったものとなる。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間での化学
反応が期待できる。
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
は異ったものとなる。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間での化学
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１５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１７には、電界作用によって
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の移動が起って正
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、衝撃塑性的に強度形をうけて陰極表面上に付着堆積
する。（同図中の（Ｃ））。
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１５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１７には、電界作用によって
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の移動が起って正
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、衝撃塑性的に強度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
〇反撲力によっ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って相
互に反撲される。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、電極周辺部へと拡散運動する。
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
〇反撲力によっ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って相
互に反撲される。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、電極周辺部へと拡散運動する。
平板状電極間の静電加速によって、粉末粒子が得る速度
は理論的に Ｖ＝（２ｑＶａ／ｍ）’ ＝（６βＥＯＥ２ｄ ／ｒｐ
ｏ ）’（ここで、ｑ、ｍ、γおよびρ０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
が小なる粉末粒子はど高速を得ることを示している。し
たがって、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き出した帯電粉末粒子の平均的な比
帯電量ｑ／ｍ（白ヌキ丸）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ζこ近０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（Ａ微細な粉末粒子を静電加速の理論に適った高
速ζこまで加速できるのは、平板状電極の効果てあり、
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って、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、陰極面一
ヒに粒子の付着が進行するものとしているが、陽極面一
して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
よっ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
。したがって、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。
は理論的に Ｖ＝（２ｑＶａ／ｍ）’ ＝（６βＥＯＥ２ｄ ／ｒｐ
ｏ ）’（ここで、ｑ、ｍ、γおよびρ０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
が小なる粉末粒子はど高速を得ることを示している。し
たがって、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き出した帯電粉末粒子の平均的な比
帯電量ｑ／ｍ（白ヌキ丸）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ζこ近０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（Ａ微細な粉末粒子を静電加速の理論に適った高
速ζこまで加速できるのは、平板状電極の効果てあり、
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って、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、陰極面一
ヒに粒子の付着が進行するものとしているが、陽極面一
して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
よっ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
。したがって、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、本発明な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。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Ｏリングのような弾性リングＩＯ１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
続によって加えられており、同図では振動板と被加工物
とがそれぞれ第１図におＩｊる陽極と陰極とに対応する
電極構成となる。膜の形成は、電磁コイルによって発生
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って振動板に対向
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によっ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。
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Ｏリングのような弾性リングＩＯ１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
続によって加えられており、同図では振動板と被加工物
とがそれぞれ第１図におＩｊる陽極と陰極とに対応する
電極構成となる。膜の形成は、電磁コイルによって発生
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って振動板に対向
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によっ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（陰極）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
電させることによっ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。
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（陰極）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
電させることによっ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、本発明の他の方法を実施する装置の例を示し
、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１３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
な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、再加速といった制御を施こす
ことも可能である。
、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１３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
な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、再加速といった制御を施こす
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８０
ｋｖ、極間距離５■、真空度Ｉ Ｘ １０ Ｔｏｒｒの
形成条件において、平均粒子径０．０２４μｍのカーボ
ンブラック粒子を炭素工具ｆｌｌ（ＳＫ３）表面に衝突
、同着させた場合、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、かつ緻密な炭素膜が７０Ａ
／ｍｉｎ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った。この従来法に対
する優位性は、固体間の高速衝撃によって、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。
ｋｖ、極間距離５■、真空度Ｉ Ｘ １０ Ｔｏｒｒの
形成条件において、平均粒子径０．０２４μｍのカーボ
ンブラック粒子を炭素工具ｆｌｌ（ＳＫ３）表面に衝突
、同着させた場合、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、かつ緻密な炭素膜が７０Ａ
／ｍｉｎ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った。この従来法に対
する優位性は、固体間の高速衝撃によって、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、何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。
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。
本膜形成法におい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。
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ひにその用途に関し
ては、 （ａ）室温下の電気抵抗率は、１０Ω・Ｃｌ１１と測定
され、原材料カーボン粒子のそれ（ｔｏ−６・ｃｍオー
ダ）に比へ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、ゼーベッ
ク効果に基づく熱起電圧の測定よりＰ型と判定された。
ては、 （ａ）室温下の電気抵抗率は、１０Ω・Ｃｌ１１と測定
され、原材料カーボン粒子のそれ（ｔｏ−６・ｃｍオー
ダ）に比へ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、ゼーベッ
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、ｐ、＝Ａｅ Ｘ Ｐ（Ｂ
／Ｔ）’（ここでρＣ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にで確認された。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っことを考えると、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。
／Ｔ）’（ここでρＣ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にで確認された。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っことを考えると、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。
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
。
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−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ェナー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、スイッチングダイオードとじて利用できる
ばかりでなく、トランジスタ素子への適用をも示唆する
。
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−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ェナー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、スイッチングダイオードとじて利用できる
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。
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）マイクロビッカース試験ｉこおける本炭素膜の硬
さはＩ＋、 ＝ １１００〜１９００と評価され、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であった。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った。
、 （ｆ）マイクロビッカース試験ｉこおける本炭素膜の硬
さはＩ＋、 ＝ １１００〜１９００と評価され、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であった。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った。
さらには、固体間摩擦におけるすべり摩耗および硬質砥
粒のひっ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。
粒のひっ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、本発明によって形成された膜
の電気的、機械的特性が原材料のそれとは著しく異った
ものに変化することを実証した。
の電気的、機械的特性が原材料のそれとは著しく異った
ものに変化することを実証した。
この特性の変化は、カーボンブラッ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もよい。
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もよい。
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。
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。
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〜第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。 ｌ・・・粉末粒子、２・・・帯電加速粉末粒子、３・・
・４４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・・・振動仮押えリング 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、！７・・・粉末粒子弟 ２図 第３０ 図面の洋式（内容１：変更なし） 第１図 第４図 手続補正書動式） ％式％ ２、発明の名称 被加工表面への固体薄膜製造方法 ３、補正をする者 事件との関係： 特許出願人 愛媛県松山市和気町１丁目６７番地 井手 敞（外３名） ４、代理人■５３３ 大阪市東淀用区東中島１丁目２０番１４号東ロステーシ
ョンビル 昭和５９年７月３１日 （発送日）
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。 ｌ・・・粉末粒子、２・・・帯電加速粉末粒子、３・・
・４４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・・・振動仮押えリング 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、！７・・・粉末粒子弟 ２図 第３０ 図面の洋式（内容１：変更なし） 第１図 第４図 手続補正書動式） ％式％ ２、発明の名称 被加工表面への固体薄膜製造方法 ３、補正をする者 事件との関係： 特許出願人 愛媛県松山市和気町１丁目６７番地 井手 敞（外３名） ４、代理人■５３３ 大阪市東淀用区東中島１丁目２０番１４号東ロステーシ
ョンビル 昭和５９年７月３１日 （発送日）
Claims (3)
- （１）真空中に印加した高電界中で固体粉末粒子を静電
的に帯電ならびに加速させて高速にしたものを被加工物
表面に衝撃、付着させて薄膜形成を行なうことを特徴と
する被加工物表面への固体薄膜製造方法。 - （２）固体粉末粒子として電界作用によって分離させた
微小な凝集集団粒子を用いてなる特許請求の範囲第１項
記載の被加工物表面への固体薄膜製造方法。 - （３）固体粉末粒子として電界作用によって分離させた
単一粒子を利用してなる特許請求の範囲第１項記載の被
加工物表面への固体薄膜製造方法。 （り）固体粉末粒子を静電的に帯電ならびに加速させる
に平行平板電極間を用い該対向配設した電極間で凝集状
態の粒子を往復運動させることにより帯電、加速させて
なる特許請求の範囲第１項または第２項または第３項記
載の被加工物表面への固体薄膜製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59066211A JPS6041571A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 被加工物表面への固体薄膜製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59066211A JPS6041571A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 被加工物表面への固体薄膜製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56177561A Division JPS5933670B2 (ja) | 1981-11-04 | 1981-11-04 | 被加工物表面への固体薄膜製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041571A true JPS6041571A (ja) | 1985-03-05 |
| JPS6320187B2 JPS6320187B2 (ja) | 1988-04-26 |
Family
ID=13309261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59066211A Granted JPS6041571A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 被加工物表面への固体薄膜製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041571A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06158350A (ja) * | 1992-11-18 | 1994-06-07 | Isao Sugai | 基体の被覆方法 |
| JP2002134136A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Nippon Steel Corp | 不働態金属の対カーボン低接触抵抗化表面処理法および対カーボン低接触抵抗性固体高分子型燃料電池用金属部材 |
| KR100425600B1 (ko) * | 1999-12-14 | 2004-04-03 | 주식회사 포스코 | 정전기력을 이용한 아연분말의 부분 유동 제어방법 |
| JP2008137122A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Tatsuo Shiyouji | 微粒子のコーティング方法 |
| DE102007029142A1 (de) * | 2007-06-25 | 2009-01-02 | 3D-Micromac Ag | Schichtauftragsvorrichtung zum elektrostatischen Schichtauftrag eines pulverförmigen Werkstoffes sowie Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
| WO2010150772A1 (ja) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 則竹 ひとみ | 微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法 |
| EP2361705A1 (de) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | Robert Bosch GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Partikeln mit einem Substrat |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0333780U (ja) * | 1989-08-07 | 1991-04-03 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5225837A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process and an apparatus for powder coating |
| JPS52105945A (en) * | 1976-03-02 | 1977-09-06 | Ise Electronics Corp | Method of coating fluorescent substance |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59066211A patent/JPS6041571A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5225837A (en) * | 1975-08-20 | 1977-02-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Process and an apparatus for powder coating |
| JPS52105945A (en) * | 1976-03-02 | 1977-09-06 | Ise Electronics Corp | Method of coating fluorescent substance |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH06158350A (ja) * | 1992-11-18 | 1994-06-07 | Isao Sugai | 基体の被覆方法 |
| KR100425600B1 (ko) * | 1999-12-14 | 2004-04-03 | 주식회사 포스코 | 정전기력을 이용한 아연분말의 부분 유동 제어방법 |
| JP2002134136A (ja) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Nippon Steel Corp | 不働態金属の対カーボン低接触抵抗化表面処理法および対カーボン低接触抵抗性固体高分子型燃料電池用金属部材 |
| JP2008137122A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Tatsuo Shiyouji | 微粒子のコーティング方法 |
| DE102007029142A1 (de) * | 2007-06-25 | 2009-01-02 | 3D-Micromac Ag | Schichtauftragsvorrichtung zum elektrostatischen Schichtauftrag eines pulverförmigen Werkstoffes sowie Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objektes |
| US8124192B2 (en) | 2007-06-25 | 2012-02-28 | Eos Gmbh Electro Optical Systems | Layer application device for an electrostatic layer application of a building material in powder form and device and method for manufacturing a three-dimensional object |
| WO2010150772A1 (ja) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 則竹 ひとみ | 微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法 |
| JP2011005379A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Tatsuo Shoji | 微粒子コーティング装置及び微粒子コーティング方法 |
| EP2361705A1 (de) * | 2010-02-23 | 2011-08-31 | Robert Bosch GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von Partikeln mit einem Substrat |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320187B2 (ja) | 1988-04-26 |
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