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アークプラズマ法ナノ粒子形成装置 APDシリーズ

パルス真空アーク放電を利用した新しいナノ粒子形成装置です。
パルス真空アーク蒸着は、シンプルなプロセスで金属イオンを生成し、極薄膜やナノ粒子を形成する唯一の手法です。
微粒子の形成など他の蒸着法では得られない効果を得ることが出来ます。

用途

  • APD-P(粉末へのナノ粒子担持用)
    ナノ粒子を利用した燃料電池触媒 排ガス触媒 光触媒
    VOC分散触媒 カーボンナノチューブ触媒 プラズモン
  • APD-S(基板成膜用)
    金属薄膜(磁性 プラズモン 保護膜)

特長

  • コンデンサの容量を変えることでナノ粒子の粒径を約1.5nm~6nmまで自在に選択することが出来ます。
  • 導電性材料(ターゲット)であれば、どのような材料もプラズマ化できます。
    *ターゲットの比抵抗0.01Ωcm以下

仕様

型式

APD-P(粉末担持モデル)


APD-S(基板蒸着モデル)


温度範囲 RT *1 RT~500℃
試料寸法 粉体
試料容器寸法(内寸):
φ 95 mm × H 30 mm 攪拌機構付  
充填量:13 ~ 20 cc
基板
φ 2 inch
蒸着雰囲気 真空中、低圧プロセスガス中 (N2、H2、Ar、O2)
標準蒸着源数 1 *2

*1:オプションで500℃までの蒸着も可能
*2:蒸着源数は、お客様のニーズにより、カスタマイズ可能

共通仕様

  1. チャンバサイズ:W400mm×D400mm×H300mm
  2. 排気装置:ターボ分子ポンプユニット 450L/s
  3. アークプラズマ源:標準型 1式 (最大3式)
  4. 蒸着雰囲気:真空中、低圧プロセスガス中(N2、H2、Ar、O2)
    ※ガス中はオプション
  5. ターゲット:導電性材料(φ10×L17mm)円筒でも可能
  6. ターゲット比抵抗:0.01Ωcm以下
  7. コンデンサ容量:360μF×5個(選択可能)
  8. パルスレート:1,2,3,4,5パルス/s
  9. マシンオペレーション:タッチパネル式
  10. 放電電圧:70V~400V(1800μF時最大150V)

鉄とカーボンの多層膜
スケールバは5nm、鉄(黒い部分)は約1.5nmずつ積層されていることが判ります。この時のレートは1.5nmを20発で成膜しているので、約0.075nm/パルスになります。

原理

高電位に印加したターゲットにアークを発生させた後、コンデンサに蓄えた電荷をパルス的に瞬時に放電させ、ターゲット材料をプラズマにして基板にイオン化された蒸着粒子を付着させます。

5つの特長

  1. コンデンサの容量を変えることでナノ粒子の粒径を約1.5nm~6nmまで自在に選択することが出来ます。
  2. 導電性材料(ターゲット)であればどのような材料もプラズマ化できます。
    *ターゲットの比抵抗0.01Ωcm以下
  3. 雰囲気を可変することで酸化物や窒化物を容 易に生成することが出来ます。
    またグラファイトをH2ガス中で放電するとUNCD(超微結晶ダイヤモンド)になります。
  4. 本装置で担持されたナノ粒子は湿式と比較して高活性な触媒効果を示します。
  5. APD-Pモデルは粉体に担持します。
    APD-Sモデルは2in基板に担持します。
    ※1、3、4については文献に依存します。

アークプラズマ法によってCeO2に担持したPtおよびPd触媒は、従来の湿式法で調製した触媒に比べて高いCO酸化活性を示した。
引用文献:熊本大学 町田教授 文科省元素戦略プロジェクト成果より。

コンデンサ容量とナノ粒子形状の関係

カーボン粉体にPtを担持したTEM画像

引用文献:産業技術総合研究所 環境化学技術研究部門 藤谷忠博様発表論文

エネルギの差がナノ粒子の生成と機能に大きく寄与しています(グラフの縦軸は相対値のため無単位)
引用文献:アークプラズマJ. Appl. Phys. 101(2007)043304 スパッタJ. Appl. Phys. 35(1964)1819

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