Structure and macroscopic properties of ion-implanted carbon materials

Abstract

Ion implantation in carbon materials such as diamond, graphite and carbon films has been carried out to control the electrical conductivity, wear resistance, electrochemical reaction, etc. and consequently to produce the surface layers with multi-functional properties for mechanical tools and electronic devices. Chemical structures of implanted layers have been characterized by laser Raman spectroscopy and are related to the macroscopic properties of modified layers, that depend on the implantation conditions. In conclusion, ion implantation at a high fluence and low temperature produces the amorphous-like carbon and that at a low fluence and high temperature makes a graphite-like structures.

ダイヤモンド、グラファイト、炭素薄膜のような炭素材へのイオン注入を行い、その電気伝導度、耐摩耗性、電気化学的反応などを制御して、それによって機械工具や電子デバイスに適した多機能性をもった表面層を形成させることを試みた。注入層の化学構造はレーザラマンスペクトル測定法によって特性化するとともに、改質層の巨視的性質と比較したが、これは注入条件によって異なった結果となった。結論として、高フルエンス、低温でのイオン注入によりアモルファス様の炭素が得られること、また低フルエンス、高温では、グラファイト様の構造が形成されるといえる。