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
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。
膜の平坦性、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できます。
用途
- APD-S（基板蒸着モデル）
金属薄膜（磁性、プラズモン、保護膜） - APD-P（粉体担持モデル）
ナノ粒子を利用した燃料電池触媒、排ガス触媒、光触媒、VOC 分解触媒、カーボンナノチューブ触媒、プラズモン
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まで自在に選択可能
- 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可能
＊ターゲットの比抵抗0.01Ωcm以下 - 雰囲気を可変することで酸化物や窒化物を容易に生成可能
- 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す
仕様
| 型式 | APD-S | APD-P |
|---|---|---|
| 試料寸法 | 基板 φ 2 インチ |
粉体 試料容器寸法（内寸） φ 95mm×高30mm 攪拌機構付 |
| 標準蒸着源数 | 1 | 1 |
APD-P（粉体担持モデル）
APD-S（基板蒸着モデル）
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。
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
- 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 - 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。
- 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。
- 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。
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
論文リスト
- C-dopand
MBE growth mode and C incorporation of GeC epilayers on Si (001) substrates using arc plasma gun as a novel C cource
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Ultra-small platinum and gold nanoparticles by arc plasma deposition
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Temperature-independent formation of Au nanoparticles in ionic liquids by arc plasma deposition
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High-density horizontally aligned growth of CNT with Conanoparticles deposited by Arc discharge plasma method
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Mineo HIRAMATSU, Hidetoshi NAGAO1, Masaki TANIGUCHI1, Hiroshi AMANO1, Yoshinori ANDO1 and Masaru HORI2
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 44, No. 22, 2005, pp. L 693–L 695
10.1143/JJAP.44.L693 - Combinatorial
Combinatorial Arc Plasma Deposition of Thin Films
Seiichi HATA , Ryusuke YAMAUCHI1, Junpei SAKURAI1 and Akira SHIMOKOHBE1
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 4A, 2006, pp. 2708–2713
10.1143/JJAP.45.2708 - Combinatorial Search for Low Resistivity Pd–Cu–Si Thin Film Metallic Glass Compositions
Ryusuke YAMAUCHI , Seiichi HATA1, Junpei SAKURAI and Akira SHIMOKOHBE
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 7, 2006, pp. 5911–5919
10.1143/JJAP.45.5911 - Searching for Novel Ru-Based Thin Film Metallic Glass by Combinatorial Arc Plasma Deposition
Junpei SAKURAI , Seiichi HATA1, Ryusuke YAMAUCHI, and Akira SHIMOKOHBE
Japanese Journal of Applied Physics Vol. 46, No. 4A, 2007, pp. 1590–1595
10.1143/JJAP.46.1590 - Dye sensitizing
Transparent conductive oxide layer-less dye-sensitized solar cells consisting of floating electrode with gradient TiOx blocking layer"
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10.1039/c5cy00370a - Nanoparticle catalyst preparation using pulsed arc plasma deposition
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Cite this: Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 4249
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Satoshi Hinokuma,ab Hiroaki Fujii,a Yasuo Katsuhara,a Keita Ikeueab and Masato Machida*ab
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Magnetic properties of Nd–Fe–B thick film magnets prepared by using arc deposition
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Masaki Nakano, Tomoaki Tsutsumi, Takeshi Yanai, and Hirotoshi Fukunaga
IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 50, NO. 11, NOVEMBER 2014 - Photo catalyst
Improved Inactivation Effect of Bacteria: Fabrication of Mesoporous Anatase Films with Fine Ag Nanoparticles Prepared by Coaxial Vacuum Arc Deposition
H. Oveisi, S. Rahighi, X. J., Y.i Agawa, A. Beitollahi, S. Wakatsuki, and Y. Yamauchi
10.1246/cl.2011.420 - Prox catalyst
Support Effect of Arc Plasma Deposited Pt Nanoparticles/TiO2 Substrate on Catalytic Activity of CO Oxidation
Kamran Qadir,†,§ Sang Hoon Kim,‡,§ Sun Mi Kim,† Heonphil Ha,‡ and Jeong Young Park*,†
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10.1021/jp306461v - Catalytic activity of Au TiO2 and Pt TiO2 nanocatalysts prepared with arc plasma deposition under CO oxidation
Sang Hoon Kima,1, Chan-Ho Jungb,c,1, Nruparaj Sahub,c, Dahee Parkb,c, Jung Yeul Yund, Heonphil Haa, Jeong Young Parkb,c,∗
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Fabrication by Coaxial-Type Vacuum Arc Evaporation Method and Characterization of Bismuth Telluride Thin Films
M. UCHINO,1 K. KATO,2 H. HAGINO,1 and K. MIYAZAKI1,3
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Synthesis of TiN thin film on diamond surface for ferrous metal contacts by a new atom beam method
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Applied Surface Science 258 (2012) 3002– 3006
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Structural and Physical Characteristics of Ultrananocrystalline Diamond/Hydrogenated Amorphous Carbon Composite Films Deposited Using a Coaxial Arc Plasma Gun
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