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水素フリーDLC 膜の膜密度の評価
石川県工業試験場 安井治之，鷹合滋樹
自動車部品，工具部品等には低摩擦係数，耐
剥離性，表面平滑性，高寿命化が要求されます．
また，低摩擦によるエネルギーの低減を考慮し
たモノづくりが不可欠です．これらに対応する
ためには，これまでの DLC 膜のさらなる高密度
化と高硬度化を追求した膜の開発が要求されま
す．我々は，このような課題に対して，アーク
イオンプレーティング装置による高密度 DLC 膜
の試作を行ってきました．そこで，中性子反射
法を用いて DLC 表面の密度の評価を行いました．
DLC 皮膜(Diamond-Like-Carbon)とはダイヤモ
ンド構造(SP3 結合)とグラファイト構造(SP2 結
合)が混在した結晶粒界のないアモルファス(非
晶質)構造の膜のことを指します．
JRR-3 の中性子反射率計「SUIREN」を利用して薄
膜の構造解析(臨界角度，密度等)を行いました．
図 1 に反射率法により DLC 膜構造を測定すると
きの中性子光学系を示します．図 2 には DLC フ
リー膜構造における反射率の測定結果を示しま
す．また，表 1 には全反射の膜密度の評価結果
を示します．これらの結果，一般に多く利用さ
れている DLC 膜に対して水素フリーDLC 膜は密度
が高いことが明らかとなりました．また，中性
子反射率測定が薄膜密度評価に非常に有効であ
ることも分かりました．
試料膜
θin
θout
Qz
基板（シリコン）
図 1 DLC 膜の中性子経路
(a)水素フリーDLC 膜 2 (b)水素フリーDLC 膜 3
図 2 DLC 膜における反射率の測定結果
（縦軸：反射率、横軸：走査角度[Ｑ]
表 1 中性子反射率法による DLC 膜の全反射
密度測定結果
試 料
膜密度(g/cm3)
DLC膜
1.95
水素フリーDLC膜１
2.85
水素フリーDLC膜２
2.45
水素フリーDLC膜３
3.19