JPS61170570A - 導電性グラフアイト膜の形成方法 - Google Patents
導電性グラフアイト膜の形成方法Info
- Publication number
- JPS61170570A JPS61170570A JP1076385A JP1076385A JPS61170570A JP S61170570 A JPS61170570 A JP S61170570A JP 1076385 A JP1076385 A JP 1076385A JP 1076385 A JP1076385 A JP 1076385A JP S61170570 A JPS61170570 A JP S61170570A
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- Japan
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- graphite film
- film
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- carbon film
- conductive graphite
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、優れた導電性を有する導電性グラファイト
膜の形成方法に関する 〔従来の技術〕 従来、易黒鉛化性炭素を得る方法は、いわゆる熱分解法
が一般的である。この方法は、原料である炭化水素の雰
囲気中で、反応系を高温に加熱することにより、炭化水
素を熱分解し、炭素質を生成するものである（例えば、
大釜ら“炭素化工学の基礎１９８０年、オーム社発行）
（方法ｌ）。これら炭素質は、大きく三種類に分類され
、第１表のように示される（長油ら、「炭素材料入門」
１９７９年、炭素材料学会Ｉり。これらの常温におげろ
電導度は、＆５〜５ Ｘ １０ ” Ｓ／ｃｍである。
膜の形成方法に関する 〔従来の技術〕 従来、易黒鉛化性炭素を得る方法は、いわゆる熱分解法
が一般的である。この方法は、原料である炭化水素の雰
囲気中で、反応系を高温に加熱することにより、炭化水
素を熱分解し、炭素質を生成するものである（例えば、
大釜ら“炭素化工学の基礎１９８０年、オーム社発行）
（方法ｌ）。これら炭素質は、大きく三種類に分類され
、第１表のように示される（長油ら、「炭素材料入門」
１９７９年、炭素材料学会Ｉり。これらの常温におげろ
電導度は、＆５〜５ Ｘ １０ ” Ｓ／ｃｍである。
第 １ 表
グラファイトの 製造温度１℃ 主な性質更に
、上記方法で得られる炭素質を例えば３０００．・℃の
高温で熱処理して、グラファイト化することも知られて
いる。
、上記方法で得られる炭素質を例えば３０００．・℃の
高温で熱処理して、グラファイト化することも知られて
いる。
上記方法よりも低温（１０００℃）で、高周波放電によ
りベンゼンのプラズマ重合を行ない、石英板あるいはソ
リコンウェハー上に炭素薄膜を得ることも行なわれてい
る（ Ｈ，ＭＡＴＳＵＳ）（ＩＭＡ ａｔ ａｌＪ−Ａ
ＰＰＬ−ＰＨＹＳ、 Ｖａｔ、 ２２ （Ｎｎ５ ）
、 ８８８（１９８３） ）（方法２）。
りベンゼンのプラズマ重合を行ない、石英板あるいはソ
リコンウェハー上に炭素薄膜を得ることも行なわれてい
る（ Ｈ，ＭＡＴＳＵＳ）（ＩＭＡ ａｔ ａｌＪ−Ａ
ＰＰＬ−ＰＨＹＳ、 Ｖａｔ、 ２２ （Ｎｎ５ ）
、 ８８８（１９８３） ）（方法２）。
しかし乍ら、上記方法１においては、易黒鉛化性炭素を
得る１つの条件として１２００℃以上の熱分解温度が必
要である。このような温度では基材の種類も限定され、
またエネルギーの損失も大きい。従ってより低温での易
黒鉛化性炭素合成法が望まれる。
得る１つの条件として１２００℃以上の熱分解温度が必
要である。このような温度では基材の種類も限定され、
またエネルギーの損失も大きい。従ってより低温での易
黒鉛化性炭素合成法が望まれる。
方法２では、電導度が１０”Ｓ／ａｎ未満であり、また
、炭素質生長速度が０．０５２μｍ／ｍ ｉ ｎと、方
法ｌ及び２の熱分解法における炭素質生長速度（１，７
＋−１７μｍ／ｍ ｉ ｎ ）に比較して、著しく低い
。
、炭素質生長速度が０．０５２μｍ／ｍ ｉ ｎと、方
法ｌ及び２の熱分解法における炭素質生長速度（１，７
＋−１７μｍ／ｍ ｉ ｎ ）に比較して、著しく低い
。
■
（〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑み方法ｌの様に
、炭素膜を形成する基材の種類が余り制限されずに、父
方法２から得た炭素質よりも導電性′に優れたグラファ
イト膜が形成される方法を提供子る。その要旨とすると
ころは、炭化水素ガスを歎料として、７００°Ｃ以上に
加熱された基材上にプラズマ放電により炭素膜を形成さ
せた後、２０００℃以上の温度で熱処理を行なうことを
特徴とする導電性グラファイト膜の形成方法にある。
、炭素膜を形成する基材の種類が余り制限されずに、父
方法２から得た炭素質よりも導電性′に優れたグラファ
イト膜が形成される方法を提供子る。その要旨とすると
ころは、炭化水素ガスを歎料として、７００°Ｃ以上に
加熱された基材上にプラズマ放電により炭素膜を形成さ
せた後、２０００℃以上の温度で熱処理を行なうことを
特徴とする導電性グラファイト膜の形成方法にある。
この発明において、原料となる炭化水素として、ガスと
なり得る物質、例えば、メタン、エタン、プロパン等の
脂肪族化合物ＣｎＨｔｎ−１−ｓ、アルケン、アルキン
等の不飽和誘導体すなわち１つ以上の二重結合あるいは
三重結合を有するもの、ベンゼン、ナフタレン、アント
ラセン、ピレン等の芳香族化合物が用いられ、特に１ａ
ａＨｇ程度で容易に蒸気を生ずる炭化水素が適している
。
なり得る物質、例えば、メタン、エタン、プロパン等の
脂肪族化合物ＣｎＨｔｎ−１−ｓ、アルケン、アルキン
等の不飽和誘導体すなわち１つ以上の二重結合あるいは
三重結合を有するもの、ベンゼン、ナフタレン、アント
ラセン、ピレン等の芳香族化合物が用いられ、特に１ａ
ａＨｇ程度で容易に蒸気を生ずる炭化水素が適している
。
プラズマ放電により基板上に炭素膜を形成する方法は、
反応容器中を原料である炭化水素蒸気で所定の圧力に充
満させ、高周波電界を印加することによって基材上に炭
素膜を形成する。
反応容器中を原料である炭化水素蒸気で所定の圧力に充
満させ、高周波電界を印加することによって基材上に炭
素膜を形成する。
この発明において、基材としては、鉄、コバルラス、シ
リコン、七ラミックからなる金属以外のものを用いても
良い。更にカーボンファイバ、カーボンシート（例えば
、カーボンファイバ織布）、グラフフィトファイバ、グ
ラファイト板（例えば、ＨＯＰＧ ）を用いることがで
きる。上記基材のうち特に遷移金属を含む基材が、グラ
ファイト化反応の触媒物質として作用するので、好まし
い。
リコン、七ラミックからなる金属以外のものを用いても
良い。更にカーボンファイバ、カーボンシート（例えば
、カーボンファイバ織布）、グラフフィトファイバ、グ
ラファイト板（例えば、ＨＯＰＧ ）を用いることがで
きる。上記基材のうち特に遷移金属を含む基材が、グラ
ファイト化反応の触媒物質として作用するので、好まし
い。
基材は、７００℃以上の温度に加熱すると、特に、炭素
膜の形成に効果的である。
膜の形成に効果的である。
この発明においては、基材上に炭素膜を形成した後Ｋ、
更に、２０００℃以上の温度で熱処理が行なわれる。熱
処理は、基材から剥離した炭素膜に対して行なってもよ
く、基材と共に行なってもよい。基材が融点２０００°
Ｃ未満の物質からなる基材を用いた場合、基材と共に熱
処理を行なうと基材が融解、揮散等によって除去され、
熱処理と同時にグラファイト膜のみを分離することがで
きる。
更に、２０００℃以上の温度で熱処理が行なわれる。熱
処理は、基材から剥離した炭素膜に対して行なってもよ
く、基材と共に行なってもよい。基材が融点２０００°
Ｃ未満の物質からなる基材を用いた場合、基材と共に熱
処理を行なうと基材が融解、揮散等によって除去され、
熱処理と同時にグラファイト膜のみを分離することがで
きる。
以上の方法により、高導電性のグラファイト膜を形成す
ることができるが、上記熱処理の後Ｋ、得られたグラフ
ァイト膜に適当なドーパントをドＩＣＩＢ、ＩＢｒ）、
Ｌ６ｗｉ ｓ酸、プロトン酸（例えば、ＰＦ、。
ることができるが、上記熱処理の後Ｋ、得られたグラフ
ァイト膜に適当なドーパントをドＩＣＩＢ、ＩＢｒ）、
Ｌ６ｗｉ ｓ酸、プロトン酸（例えば、ＰＦ、。
ＡｓＦ５．５ｂＦｓ 、ＡｇＣｌＯ４，ＡｇＢＦ４ 、
ＢＦｌｌ 、ＢＣｌ ｇ ＊ＢＢｒＢ 。
ＢＦｌｌ 、ＢＣｌ ｇ ＊ＢＢｒＢ 。
ＦＳＯｇＯＯ３ＣｈＦ 、ＣＮＯ＊ Ｘ５ｂＦａ ）
、（Ｎｏ）ＳｂＣ１δ、（Ｎｏ！ＸＢＦ番）。
、（Ｎｏ）ＳｂＣ１δ、（Ｎｏ！ＸＢＦ番）。
Ｓｏ ＠ 、ＴｉＦ ４ 、ＮｂＦ ５ ＋ＴａＦ ＠
＋ＮｂＣ１＠ 、ＴａＣｌ Ｂ 、ＭｎＣ１！ 、Ｍ
ＯＣｌ ４１ＭｏＣ１ｓｌＭｏＯＣｌ ４ ＋ＮｉＣ１
＠ 、ＺｎＣ１＠ 、Ｃｒ０ＩＣ１Ｂ 、ＦｅＣｌ Ｂ
、ＣｄＣｌ ！ 。
＋ＮｂＣ１＠ 、ＴａＣｌ Ｂ 、ＭｎＣ１！ 、Ｍ
ＯＣｌ ４１ＭｏＣ１ｓｌＭｏＯＣｌ ４ ＋ＮｉＣ１
＠ 、ＺｎＣ１＠ 、Ｃｒ０ＩＣ１Ｂ 、ＦｅＣｌ Ｂ
、ＣｄＣｌ ！ 。
ＡｕＣ１ａ 、ＣｒＣ１＠ ｌＡｌＣｌ Ｓ 、ＡｌＢ
ｒ ８ 、ＧａＢｒ ｌｌ 、ｐｔｃｔ ４．５ｂＣ１
Ｂ ＋ＵＣＩ ｓ 、５ＯＣＩ ｓ 、ＸｅＦ ｅ １
ＨｓＳＯ４、）ｔｃ１０４ 、ＨＮＣ）１ 、ＦＳＯＢ
Ｈ９ＣＦｓＳＯｓＨ）及び電子供与性試薬Ｌｉ、Ｎａ＋
に、Ｒｈ＋Ｃｓ等が使用される。
ｒ ８ 、ＧａＢｒ ｌｌ 、ｐｔｃｔ ４．５ｂＣ１
Ｂ ＋ＵＣＩ ｓ 、５ＯＣＩ ｓ 、ＸｅＦ ｅ １
ＨｓＳＯ４、）ｔｃ１０４ 、ＨＮＣ）１ 、ＦＳＯＢ
Ｈ９ＣＦｓＳＯｓＨ）及び電子供与性試薬Ｌｉ、Ｎａ＋
に、Ｒｈ＋Ｃｓ等が使用される。
実施例ｌ
５ＵＳ ３０４からなるシート状の基材（厚み０．２
ｔｍ ）、を合成室内に静置して、基材を９５０°Ｃに
加熱した後、ベンゼン蒸気を合成室内に導入し、圧力１
．０ ｍｍＨｇに保持した。然る後、高周波電界（１３
，５６ＭＨｚ出力４０Ｗ）を印加し、プラズマ反応を行
ない。基材上に金属光沢を有する膜厚２０−２２μｍの
炭素膜を形成せしめた。
ｔｍ ）、を合成室内に静置して、基材を９５０°Ｃに
加熱した後、ベンゼン蒸気を合成室内に導入し、圧力１
．０ ｍｍＨｇに保持した。然る後、高周波電界（１３
，５６ＭＨｚ出力４０Ｗ）を印加し、プラズマ反応を行
ない。基材上に金属光沢を有する膜厚２０−２２μｍの
炭素膜を形成せしめた。
然る後、基材の温度を室温まで下げて、炭素膜を基材か
ら剥離した。次いで、この炭素膜を３２００℃で熱処理
し、グラファイト膜を得た。
ら剥離した。次いで、この炭素膜を３２００℃で熱処理
し、グラファイト膜を得た。
得られたグラファイト膜について、電導塵を測定した結
果、１．２ ｘ １０’ Ｓ／ａｎの導電性を示し、熱
処理前の炭素膜の電導塵ｆＬ２Ｘ１０’ｓ／ａｎに比べ
著しく増加した。また、Ｘ線回折の結果から、シャープ
な（００２） 、（００４）、（００６）回折線が観測
され、グラファイト化が進行したものであることが判っ
た。また、グラファイト膜は、ｄ−３，３５５人の面間
隔を持ち、天然黒鉛の面間隔 ｄ−３，３５４λに極め
て近いものテ、アった。Ｅのことは、得られたグラファ
イト膜−一が結晶性の高いものであることを示し、従っ
て電導塵以外のデータでも、本方法の有効性を示してい
る。
果、１．２ ｘ １０’ Ｓ／ａｎの導電性を示し、熱
処理前の炭素膜の電導塵ｆＬ２Ｘ１０’ｓ／ａｎに比べ
著しく増加した。また、Ｘ線回折の結果から、シャープ
な（００２） 、（００４）、（００６）回折線が観測
され、グラファイト化が進行したものであることが判っ
た。また、グラファイト膜は、ｄ−３，３５５人の面間
隔を持ち、天然黒鉛の面間隔 ｄ−３，３５４λに極め
て近いものテ、アった。Ｅのことは、得られたグラファ
イト膜−一が結晶性の高いものであることを示し、従っ
て電導塵以外のデータでも、本方法の有効性を示してい
る。
実施例２
実施例１において得られたグラファイトＩＩ１．ＫＡｓ
Ｆ、をドープした。ドーピング条件は、室温、７．９８
Ｘ１０’Ｐａである。得られたグラファイト膜の電導塵
は１．Ｉ Ｘ １０’ Ｓ／龜であった。
Ｆ、をドープした。ドーピング条件は、室温、７．９８
Ｘ１０’Ｐａである。得られたグラファイト膜の電導塵
は１．Ｉ Ｘ １０’ Ｓ／龜であった。
実施例３
実施例１より得られたグラファイト膜を、発煙硝酸上に
２１．５時間静置し、ドーピングを行なった。
２１．５時間静置し、ドーピングを行なった。
ドーピング条件は、室温、１気圧である。得られたグラ
ファイト膜の電導塵は７．８ Ｘ １０ ’ Ｓ／ｃｍ
であった。
ファイト膜の電導塵は７．８ Ｘ １０ ’ Ｓ／ｃｍ
であった。
実施例４
実施例１により得られたグラファイト膜を、発絆硫酸上
に５分間静置し、ドープした。ドーピング条件は、室温
、１気圧である。得られたグラファイト膜の電導塵は２
．１ ｘ １０ ’ Ｓ／ｃｍであった。
に５分間静置し、ドープした。ドーピング条件は、室温
、１気圧である。得られたグラファイト膜の電導塵は２
．１ ｘ １０ ’ Ｓ／ｃｍであった。
温度２０００℃で熱処理を行ないグラファイト膜を得た
。得られたグラファイト膜の電導塵は５．０ＸＩＯ”シ
ーであった。
。得られたグラファイト膜の電導塵は５．０ＸＩＯ”シ
ーであった。
この発明は、上述の様になされる導電性グラファイト膜
の製造方法であるから、以下の効果を有する。
の製造方法であるから、以下の効果を有する。
（１）従来の熱分解法を用いて得られたグラファイト膜
に比較して、導電性に優れたものであり、更にドーパン
トをドープすることにより、一層導電性を向上すること
ができる。
に比較して、導電性に優れたものであり、更にドーパン
トをドープすることにより、一層導電性を向上すること
ができる。
（１１）炭素膜合成法がプラズマ重合法であるので、熱
分解法に較べて、厚み、形状、サイズ等に富むグラファ
イト膜を得ることができる。
分解法に較べて、厚み、形状、サイズ等に富むグラファ
イト膜を得ることができる。
０ｉｉ１炭素膜を形成する温度は熱分解法と比較して低
いので、その分、融点の低い材料を基材として用いるこ
とができる。従って、用いられる材料の選択範囲が広い
。
いので、その分、融点の低い材料を基材として用いるこ
とができる。従って、用いられる材料の選択範囲が広い
。
Claims (4)
- （１）炭化水素ガスを原料として、７００℃以上に加熱
された基材上にプラズマ放電により炭素膜を形成させた
後、２０００℃以上の温度で熱処理を行なうことを特徴
とする導電性グラファイト膜の形成方法。 - （２）基材が、遷移金属を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の導電性グラファイト膜の形成
方法。 - （３）炭化水素ガスを原料として、７００℃以上に加熱
された基材上にプラズマ放電により炭素膜を形成させた
後、２０００℃以上の温度で熱処理を行ない、次いで、
ドーパントをドープすることを特徴とする導電性グラフ
ァイト膜の形成方法。 - （４）基材が、遷移金属を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第（３）項記載の導電性グラファイト膜の形成
方法
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076385A JPS61170570A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 導電性グラフアイト膜の形成方法 |
| US06/822,244 US4645713A (en) | 1985-01-25 | 1986-01-27 | Method for forming conductive graphite film and film formed thereby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076385A JPS61170570A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 導電性グラフアイト膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61170570A true JPS61170570A (ja) | 1986-08-01 |
| JPH0362791B2 JPH0362791B2 (ja) | 1991-09-27 |
Family
ID=11759369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1076385A Granted JPS61170570A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 導電性グラフアイト膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61170570A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124273A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 導電性グラフアイト膜の形成方法 |
| JPS63293164A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素材料の製造法 |
| JPS63293163A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素材料の製造方法 |
| US4795656A (en) * | 1986-08-26 | 1989-01-03 | Kozo Iizuka, Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology | Cluster ion plating method for producing electrically conductive carbon film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49127893A (ja) * | 1973-04-12 | 1974-12-06 |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP1076385A patent/JPS61170570A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49127893A (ja) * | 1973-04-12 | 1974-12-06 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124273A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-05 | Agency Of Ind Science & Technol | 導電性グラフアイト膜の形成方法 |
| US4795656A (en) * | 1986-08-26 | 1989-01-03 | Kozo Iizuka, Director-General, Agency Of Industrial Science And Technology | Cluster ion plating method for producing electrically conductive carbon film |
| JPS63293164A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素材料の製造法 |
| JPS63293163A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素材料の製造方法 |
| JPH0232354B2 (ja) * | 1987-05-27 | 1990-07-19 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPH0258352B2 (ja) * | 1987-05-27 | 1990-12-07 | Kogyo Gijutsuin |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362791B2 (ja) | 1991-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |