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いろいろな元素と金属2

2019年03月23日 トピックス

6:C(炭素)

炭素は酸素と結びつき2酸化炭素になったり、非常に身近な物質の一つ。様々な物質に炭素が含まれており、炭素が含まれている物質を有機物と呼んでいる。ダイヤモンドも炭素でできております。

7:N(窒素)

空気の成分で最も多い気体で、約78%が窒素である。窒素は金属と化合する事で金属自体を硬くする事が多く、金属表面に窒素を侵入させるプラズマ窒化やイオン窒化といった技術がある。これはプラズマを発生させ窒素イオンを基板に衝突させることにより、表面クリーニングや窒化処理が同時に行う事が出来ます。

またチタン(Ti)を真空成膜する際に窒素雰囲気にする事により窒化チタン(TiN)と言う化合物が出来、ビッカース硬度で2000~3000と非常に硬い膜が成膜可能となる。成膜において窒素(N)の化合物は窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、窒化チタンアルミ(TiAlN)、窒化クロム、などがあります。

8:O(酸素)

空気の成分で約20%を占める気体。酸素は人が生きていく上で必要不可欠あ物質であり、モノが燃える際にも酸素が必要とされる。また酸素は様々なものと化合し酸化物が出来る。

成膜業界では製品表面に酸化膜があると、金属膜の密着性が落ちる傾向にあり、成膜前には酸化膜を除去するための下地洗浄や、真空槽内で行うボンバード(エッチング)処理が必要となってくる。

真空蒸着の場合には酸化物の蒸着材を使用する事があり、EBで加熱した際に酸素が欠損してしまう場合ある。そのため、真空槽内に酸素を導入しながら成膜する事で蒸着材料の屈折率などを制御する場合がある。

9.F(フッ素)

フッ素は、歯のエナメル質保護の為の表面処理として、歯磨き粉や歯科治療に良く使われている。単体として保有する事は難しく化合物として良く用いられていて、フッ素化合物としてレンズの材料にも使われている蛍石(CaF2)は、一般的な光学ガラスと傾向が違う特性を持つため、他のレンズと組み合わせてレンズを作ると、色収差が非常に小さい、広い波長域にわたって焦点距離の差のない極めて安定した光学性能が得られる。

他にも、フッ化マグネシウム(MgF2)は、光学レンズや眼鏡などにも施される反射防止膜、他にも高分子化合物となるフッ素樹脂にも利用されるなど、身の回りの中でも切っても切れない原子である

10.Ne(ネオン)

街並みの中に様々な色に発光したネオン管と言うものを目にすることがあるが、ガイスラー管にネオンを封入し、放電させると橙赤色に発光する。その原理を応用し、アルゴンや水銀などの添加物を加え、様々な色を発光させたものが我々が良く目にする様々な色に発光したネオン管である。

11.Na(ナトリウム)

ナトリウム化合物の中に、なじみ深い所で塩化ナトリウム(食塩 NaCl)、炭酸水素ナトリウム(重曹 NaHCO3)といった、我々の生活の中にも溶け込んでいるものもあるが、ナトリウム単体としては毒物及び劇物に指定されている。

12.Mg(マグネシウム)

マグネシウム合金としては、工業的に使用されている最も軽い金属で用途は広く、航空機、自動車、農業機械、工具、精密機械、スポーツ用具、スピーカーの振動板、携帯用機器の筐体、医療機器、宇宙船、兵器などの多種に利用されている。

最近では、燃焼にて二酸化炭素を発生しない事から、化石燃料に替わる次世代エネルギーとして、研究開発が進められている。前項でも紹介したが、光学業界としても、化合物であるフッ化マグネシウム(MgF2)が反射防止膜成膜に使用されるなど、なじみ深い。

13.Al(アルミニウム)

単体は銀白色の金属で、常温常圧で良い熱伝導性・電気伝導性を持ち、加工性が良く、実用金属として軽量であるため広く用いられている。粉末になったアルミニウムは可燃物であり、粉塵爆発を起こす恐れがある。化合物としては、酸化アルミニウム(アルミナ Al2O3)が良く知られ、研磨剤等としても使用され、光学業界でも反射防止膜としても利用されているなど、日常生活の中でもなくてはならない金属の一つである。

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