出版社内容情報
DLCはダイヤモンドライクカーボンの略で、アモルファス炭素（a-C）の中でも特にsp3混成軌道結合した炭素を多く含む不規則構造からなる準安定な硬質アモルファス炭素である。
DLC膜そのものを応用した製品ばかりでなく、DLC膜製造装置や評価装置などの製品が続々商品化され、学会では、DLC膜の合成、構造、特性、性能に関して議論が行われており、今まさに、DLCに熱い視線が注がれている。
本書は、産業として先行する企業と、その先の未来を提案しつつ知財を整理しようとする大学・研究所との熱い思いが込められた一冊である。
監修
斎藤秀俊（長岡技術科学大学教授）
編集委員（五十音順）
大竹尚登（名古屋大学助教授）
中東孝浩（日本アイ・ティ・エフ(株)）
執筆者全57名
序論
1 DLCについて
2 産業分野での流れ
1 DLC膜の用語を積極的に使用している例
2 ダイヤモンド状炭素膜の用語を積極的に使用している例
3 学術分野での流れ
1 歴史
2 2005年の概要
3 2005年の詳細
4 アモルファス炭素系薄膜の新しい研究・開発・商品化への流れ
第1章 DLCの特徴と用途
第1節 トライボロジー
1 はじめに
2 トライボロジー序説
3 トライボロジーの基礎メカニズム
1 摩擦
2 摩耗
3 潤滑
4 トライボマテリアルとしてのDLC
1 高硬度と耐摩耗性
2 平滑性、低凝着性と低攻撃性
3 固体潤滑性と摩擦特性
4 化学的安定性と潤滑性
5 おわりに
第2節 摺動以外の諸特性
1 はじめに
2 DLCの特性
3 DLCの構造と膜質
4 DLC膜の光学特性
5 DLC膜の音響特性
6 DLC膜の電気特性
7 DLC膜の化学的安定性
8 DLC膜の濡れ性
第2章 DLCの成膜方法と膜構造
第1節 イオン化蒸着法
1 原理および製造方法
2 イオン化蒸着法によるDLC膜の特性
3 モルフォロジー（表面平滑性）と表面粗さ
4 トライボロジー特性
5 イオン化蒸着法DLC膜の金型への応用
第2節 プラズマCVD法によるDLC膜の形成
1 はじめに
2 プラズマCVD法の特徴
3 自己バイアスと圧力の関係
4 DLC膜
5 実験装置
6 実験条件および評価装置
7 結果
8 まとめ
第3節 UBMS法によるDLC膜の特性と応用
1 はじめに
2 UBMS法の原理と特長
1 スパッタ法とは
2 UBMS法の特長
3 UBMS法によるDLC膜の形成
4 UBMS法によるDLC膜の特性
5 UBMS法によるDLC膜の応用
6 おわりに
第4節 HCD法
1 はじめに
2 HCDおよび圧力勾配型HCDガン
3 HCD装置とDLC成膜
4 DLCのハイブリッド処理
5 おわりに
第5節 PIG―PECVD法によるDLCコーティング
1 はじめに
2 装置開発コンセプト
3 PIG―PECVD装置の構成
4 皮膜構成とコーティング工程
5 密着性
6 トライボロジー特性
7 今後の展開について
第6節 直流プラズマCVD法によるDLC―Si成膜技術の開発とその応用
1 はじめに
2 直流プラズマCVD法
3 高密着化技術
4 低摩擦特性
5 実用展開
6 おわりに
第7節 アークイオンプレーティング法
1 はじめに
2 アークDLC膜の特長と成膜方法
3 結果および考察
1 DLC薄膜の表面性状
2 DLC膜の密着力評価
3 硬度
4 膜構造
5 DLC薄膜の摩擦―摩耗特性
6 アルミ合金のドライ切削加工試験
4 おわりに
第8節 RF・高電圧パルス重畳型PBIID成膜法
1 プラズマイオン注入技術
2 RF・高電圧パルス重畳型プラズマイオン注入・成膜法と装置
3 本法で作製できるDLC膜
1 膜厚
2 ラマン分光
3 膜の内部残留応力
4 摩擦特性
5 密着性
6 耐食性評価とピンホール
4 成膜事例
5 まとめ
第9節 プラズマブースター法
1 はじめに
2 成膜装置とプロセス
3 複合多層DLC（セルテスDLC）被膜の特性
1 複合多層構造
2 密着力
3 硬さとヤング率、耐摩耗性
4 耐焼付き性
5 耐熱性
6 電気的特性・光学的特性
4 おわりに
第3章 DLCの実用事例
第1節 自動車関連部品
1 DLC―Si被覆電磁クラッチを用いた小型・高容量4WDカップリングの開発
1 はじめに
2 ITCCの作動原理と求められる特性
3 電磁クラッチのトライボロジー特性
3.1 シャダー試験
3.2 フルード潤滑下におけるμ―v特性
3.3 シャダー試験における摺動面の変化
4 DLC―Si膜の大量処理技術
4.1 PVD法と直流プラズマCVD法の比較
4.2 直流プラズマCVD法によるクラッチ板の最適処理条件の検討
5 まとめ
6 おわりに
2 エンジン部品
1 はじめに
2 エンジンの開発動向
3 エンジン部品用DLCの選択
3.1 DLCの種類
3.2 DLCの選択
4 DLCのエンジン部品への適用
4.1 耐焼付き性・耐摩耗性、耐荷重性の改善
4.2 フリクションの低減
5 まとめ
6 おわりに
3 油圧機器部品
1 はじめに
2 DLCとは
3 油圧機器に適したDLCの成膜方法
4 過酷な摺動部のDLC皮膜構成
5 油圧ポンプでの適用例
6 サスペンションでの適用例
7 まとめ
8 おわりに
4 建設機械用油圧機器
1 はじめに
2 DLC膜の選定
2.1 硬さ、剥離強度測定
2.2 DLC膜の選定
3 ベンチ試験結果
3.1 斜板ピストンポンプ
3.2 ギアポンプ
4 実機試験結果
5 今後の課題と展望
第2節 容器部品
1 DLCコーティングによる高ガスバリア性PETボトル
1 はじめに
2 飲料・食品分野におけるガスバリア性の市場ニーズ
3 ガスバリア性PETボトル開発の背景
4 PETボトルへのDLCコーティング技術
5 量産品質・プロセス
6 今後の展開
2 シート成形容器
1 はじめに
2 ガスバリア性
3 安全性
4 リサイクル性
5 コスト
6 実施例
7 おわりに
第3節 工具・金型
1 工具
1 アルミニウム合金用切削工具
2 ドリル
2.1 はじめに
2.2 ドライ加工用切削工具に適したDLC膜
2.3 各種被膜とアルミニウム合金の摺動特性
2.4 DLCドリルの切削事例
2.5 おわりに
2 アルミ缶・ICリードフレーム金型
1 アルミ缶金型
1.1 スピニング加工用ロール
1.2 ネッキングダイ
2 ICリードフレーム金型
2.1 リードフレーム加工用曲げパンチおよびダイ
3 光ディスク金型
第4節 その他の実用事例
1 磁気テープのDLC
1 はじめに
2 磁気テープ記録装置、および蒸着テープの構造
2.1 磁気テープ記録装置の構造
2.2 蒸着テープの構造
2.3 DLC膜の構造
3 蒸着テープの摺動耐久性とDLC保護膜に求められる特性
3.1 蒸着テープのスティル・モードでのダメージ発生メカニズム
3.2 DLCによるスティル耐久性向上のメカニズム
4 おわりに
2 湯水混合栓
3 ズームカメラ用OリングへのフレキシブルDLCコートの適用
1 はじめに
2 DLCの製法
3 高分子材料へのフレキシブルDLCの開発
4 フレキシブルDLCの特徴とカメラ用Oリングへの検討
5 鏡枠のZOOM部の構造とOリングに求められる基本的な機能
6 従来の表面処理法での課題とフレキシブルDLCの適用による効果、性能への影響
7 まとめ
4 金属ステント、カテーテル
1 はじめに
2 生体適合性材料の研究
3 カテーテルおよびガイドワイヤー
4 ステント
5 DLCの血液接触性デバイスへの応用と展望
6 おわりに
第4章 構造解析・評価
第1節 骨格構造と解析
1 透過型電子顕微鏡法
1 はじめに
2 透過型電子顕微鏡の原理
3 透過型電子顕微鏡を用いて分かること
3.1 材料組織の画像
3.2 電子線回折
3.3 分析
4 DLCへの適用
5 まとめ
2 吸収端近傍X線吸収微細構造
1 はじめに
2 NEXAFSの測定原理
3 NEXAFSの測定と放射光施設
4 NEXAFS測定によるsp2成分比と硬度の関係
5 NEXAFSの評価による研究実例 ―FIB―CVDDLCの測定―
3 紫外・可視光吸収分光法
1 光吸収分光の基礎
2 光吸収分光の測定法
3 測定例
4 エリプソメトリ
1 はじめに
2 エリプソメトリの原理
3 解析モデル
4 分光エリプソメトリの測定に用いた試料の作製法
5 構造モデル
6 Tauc―Lorentzモデルから得られた光学定数の決定と考察
7 まとめ
5 電子状態密度
1 アモルファス物質中にある電子状態密度についての考え方
2 電子状態密度の測定法
3 電子状態密度、バンドギャップエネルギー等の測定例
6 X線解析法
1 X線回折の原理と装置構成
2 回折チャートの読み方
3 X線回折法による炭素薄膜測定の実際
7 X線反射法
1 X線の全反射現象
2 X線反射チャートの読み方
3 X線反射法による炭素薄膜測定の実際
第2節 欠陥・組成と解析
1 電子スピン共鳴（ESR）法および電子核二重共鳴（ENDOR）法
1 欠陥の評価とは
2 ESR法およびENDOR法の原理
3 非晶質（アモルファス）半導体に対するESRおよびENDOR
4 非晶質（アモルファス）半導体に対する光誘起ESR
5 カーボン系薄膜に対するESR
6 おわりに
2 ラマン散乱分光
1 原理
2 装置
3 炭素系材料の測定例
3.1 測定の注意点
3.2 炭素材料のラマン
3.3 DLC膜のラマン
4 まとめ
3 X線光電子分光法
1 はじめに
1.1 原理
1.2 光電子の脱出深さ
1.3 化学シフト
1.4 短所
2 装置
2.1 モノクロ単色化
2.2 エネルギー分析器
2.3 中和銃
3 DLCへの適用
3.1 化学状態分析
3.2 組成分析（窒素を含むDLC膜（CN膜）の分析例）
4 その他の分析法
5 まとめ
4 オージェ電子分光
1 原理
2 装置構成
2.1 電子銃
2.2 エネルギー分光器
2.3 中和銃（スパッタイオン銃）
2.4 2次電子検出器
3 炭素材料への適用例
3.1 組成分析
3.2 化学結合状態分析
4 反射電子エネルギー損失分光
5 まとめ
5 ラザフォード後方散乱法による薄膜試料の組成分析
1 はじめに
2 RBS装置の構成
3 RBSの原理
3.1 原理イメージ
3.2 エッジエネルギー
4 スペクトルの解釈
5 炭素系材料のRBS測定
5.1 実際のスペクトル
5.2 不純物の発見
6 RBSに適したサンプル
6.1 試料形状
6.2 基板の選定
6.3 膜厚
6.4 測定時間
7 密度の評価
8 弾性反跳散乱分析法による薄膜試料の水素含有量測定
8.1 原理
8.2 実際のスペクトル
8.3 ERDA測定に適したサンプル
8.4 その他の注意事項
第5章 プロセス反応解析・評価
第1節 CVDプロセス反応と解析
1 はじめに
1 CVDとフリーラジカル
2 フリーラジカルの検出
2.1 原子のエネルギー準位とスペクトル
2.2 分子のエネルギー準位とスペクトル
2 発光スペクトル
1 発光スペクトルの測定
2 発光スペクトルの研究例
2.1 原子の発光スペクトル計測に基づく膜硬質化過程の解析
2.2 N2―CH4混合気体のRF放電によるa―CNx：Hの生成
3 レーザ誘起蛍光分光法
1 レーザ誘起蛍光スペクトルの測定
2 LIFスペクトルを用いた研究例
2.1 BrCNの分解過程
2.2 CNラジカルの反応・失活過程
2.3 CNラジカルの付着確率計測
4 分光理論（二原子フリーラジカルの電子スペクトルを中心にして）
1 序論
2 二原子分子の分子軌道
2.1 分離原子の記法
2.2 融合原子の記法
3 二原子分子の電子状態
4 スピン軌道相互作用
5 電子状態と回転の結合
5.1 Hundの結合則（a）
5.2 Hundの結合則（b）
5.3（a）と（b）の中間的な場合
6 二原子分子のエネルギー行列
7 エネルギー行列の計算例
7.1 2Σ＋状態の行列要素
7.2 2Π状態のエネルギー行列要素
8 遷移確率とスペクトル強度
9 スペクトルの選択則とパリティ（parity：偶奇性）
9.1 ＋、－ ―parity
9.2 e、f―parity
9.3 g／u―parity
9.4 s／a―parity
10 二原子フリーラジカルの発光スペクトル強度
11 電子スペクトルの選択則のまとめ
12 分子数分布
13 二原子フリーラジカルのLIFスペクトル強度
14 スペクトル線のたたみこみと表示
15 スペクトルのシミュレーション解析
5 おわりに
第2節 PVDプロセス反応と解析
1 成長表面／界面（ドーピングも含めて）
1 膜形成前躯体の表面プロセス診断
1.1 はじめに
1.2 CH4のRF放電によるa―C：Hの形成
1.3 RFマグネトロンスパッタリングを用いたa―CNxの形成過程
2 レーザ蒸着法のプロセス診断
2.1 はじめに
2.2 PVDプロセス診断
2.3 実験方法
2.4 結果と考察
2.5 まとめ
2 イオンエネルギーの制御と解析技術
1 はじめに
2 質量分離イオンビーム蒸着法
3 超高真空・大電流MSIBD装置
4 DLC膜
4.1 真空度の影響
4.2 イオンエネルギー依存性
4.3 機械的特性
5 まとめ
第6章 DLCの物性・評価
第1節 機械特性
1 マクロ特性（ヤング率・強度・残留応力）
1 ヤング率
1.1 静的引張り・曲げ・押込み法
1.2 共振法
1.3 超音波音速測定法
1.4 DLC膜のヤング率の評価例
2 強度
3 残留応力
3.1 残留応力の測定法
3.2 残留応力の発生原因
3.3 DLC膜の残留応力
2 マイクロ・ナノ機械特性評価
1 ナノインデンテーションとそのエネルギー評価
1.1 ナノインデンテーション評価
1.2 ナノインデンテーション試験によるDLC膜の硬さ、ヤング率の測定評価
1.3 ナノインデントエネルギー評価
2 マイクロ・ナノトライボロジー評価
2.1 はじめに
2.2 マイクロ・ナノトライボロジー
2.3 DLC膜のマイクロ・ナノトライボロジー特性
3 付着試験法
1 付着力の定義
2 スクラッチ試験機による付着力の測定 432
3 摩擦係数の影響
4 基板硬度の影響
4 摩擦摩耗試験法
1 はじめに
2 摩擦特性
3 摩耗特性
4 トライボロジーの評価方法
5 DLC膜のトライボロジー特性評価例
5.1 DLC膜の優れたトライボロジー特性の評価
5.2 DLC膜の極低摩擦特性の評価例
5.3 マイクロビームアナリシスによるカーボン系薄膜トライボロジーの評価
5.4 DLC膜の境界潤滑特性
5.5 DLC膜の発塵低減効果の評価
6 おわりに
5 血液特性
1 はじめに
2 溶血性
3 抗血栓性
4 まとめ
第2節 電気特性
1 電気伝導（測定系を含めた接合特性）
1 はじめに
2 電気伝導のメカニズム
3 測定方法
4 実験結果と考察
5 光伝導
6 実験結果および考察
7 まとめ
2 SPMを用いたアモルファスカーボンの表面観察と解析
1 はじめに
2 STMの原理
3 STSの原理
4 AFMの原理
5 SNOMの原理
6 STM、STSを用いたa―Cの表面観察と解析
7 AFMを用いたa―Cの表面観察と解析
8 SNOMを用いたa―Cの表面観察と解析の可能性
9 まとめ
3 仕事関数評価法
4 誘電特性評価方法
1 電子分極
2 イオン分極（原子分極）
3 双極子分極（配向分極）
4 交番電界中での誘電率
第7章 DLCの将来展望・研究の最前線
第1節 今後の市場規模
1 DLC市場の現状
2 DLC市場の市場規模（2002～2008年度：金額ベース）
3 DLC市場参入メーカー
4 DLC市場の需要分野別市場規模推移（2002～2008年度：金額ベース）
5 DLC市場の市場予測
第2節 環境にやさしいDLCコーティング
1 はじめに
2 有害化学物質に関連する主な規制
3 無潤滑摺動を狙ったDLCコーティングの用途
4 無潤滑切削を狙ったDLCコーティング
5 今後注目を集める高分子材料へのDLCコーティング
6 まとめ
第3節 更なる低摩擦を目指して
1 DLCの摩擦係数
2 水素含有量
3 雰囲気環境
4 トライボケミカル反応
5 超低摩擦のメカニズム
6 DLCの宇宙機器への応用
第4節 水素吸蔵材料
1 アモルファス炭素膜と水素の関係
2 水素吸蔵量測定法
3 炭素材料の構造と水素吸蔵量
1 ナノダイヤモンド
2 カーボンファイバー
3 活性炭
4 a―CNx：H（BrCN由来）膜
5 a―CNx：H（CH3CN由来）膜
第5節 水素遮断膜
1 はじめに
2 DLC膜の作製
3 透過法による水素遮断性の評価
4 水素透過量測定結果
5 拡散方程式による検討
6 まとめ
第6節 太陽電池
1 はじめに
2 目的
3 水素ガス添加による光学バンドギャップ制御
1 実験装置および方法
2 実験結果
2.1 ラマン分光測定
2.2 FT―IR測定
2.3 光学バンドギャップ測定
2.4 ESCA測定
4 放電パラメータによる光学バンドギャップ制御
1 実験装置および方法
2 実験結果
5 考察
第7節 メディカル用途
1 はじめに
2 機能性
3 組織適合性
4 メディカル用途へ向けた将来展望
第8節 大気圧成膜
1 レーザアブレーション
1 はじめに
2 レーザアブレーションについて
3 異なるアブレーションによるa―C薄膜の作製条件
4 異なるアブレーションによって作製したa―C薄膜の光学特性と構造の比較
5 考察
6 CMCの合成法とアプリケーション
7 まとめ
2 大気圧プラズマCVD―ナノパルスプラズマCVDによる大気圧下でのDLC膜合成
1 緒言
2 準大気圧下でのDLC膜合成
2.1 はじめに
2.2 ナノパルスプラズマCVD
2.3 準大気圧下でのDLC膜合成
3 大気開放下でのDLC膜合成
第9節 Low―k膜
1 はじめに
2 低誘電率膜への要求
3 各種ダイヤモンド系、カーボン系材料
1 DLC膜
2 アモルファスカーボン
3 ナノダイヤモンド
4 CNx膜
5 BN、BCN膜
5.1 高速配線用層間膜への応用
5.2 化合物高速デバイスへの応用
4 まとめ
第10節 集束イオンビームによる立体ナノ構造形成技術とその応用
1 はじめに
2 立体ナノ構造形成方法
3 ナノエレクトロメカニクスへの応用
1 空中配線の作製と評価
2 静電ナノマニピュレータ
3 ナノスプリング
4 ナノオプティクス（自然生物の擬似ナノ構造作製とその光学的評価）
5 ナノバイオへの応用
6 まとめ
第11節 MEMS
1 はじめに
2 DLC板の合成と基本特性評価
3 DLC板の加工特性
4 FIBによるマイクロギアの加工と組立て
第8章 今後の展開
1 DLCの将来
2 トライボ応用
3 その他の応用
4 おわりに
監修
斎藤 秀俊
