衍生富勒烯的制造装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供可实现等离子体中电子的高效率加热、可提高衍生富勒烯收率的衍生富勒烯的制造装置。利用具备微波发生器、镜磁场形成线圈、和４相控制螺旋形天线的等离子体生成装置，可生成高电子温度等离子体，因此可提高衍生对象离子的生成效率，提高衍生富勒烯的收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】衍生富勒烯的制造装置及制造方法
本专利技术涉及衍生富勒烯的制造装置，其是在真空容器内导入含有衍生对象原子的气体，在该真空容器内形成衍生对象原子的等离子体流，在该等离子体流中导入富勒烯，使衍生富勒烯堆积。
技术介绍
专利文献1：WO 2004/060799作为衍生富勒烯的一种的内含原子的富勒烯的制造技术，有人提出了专利文献1所示的技术。该技术是在真空容器内，使用高频感应方式的等离子体源，等离子体化内含对象原子，向内含对象原子的等离子体流喷射富勒烯，在配置于等离子体流的下游的电位体上使内含式富勒烯堆积，由此制造内含原子的富勒烯。
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，如果使用上述构成的内含原子的富勒烯的制造装置，制造例如以氮为内含对象原子的内含式富勒烯，则有内含式富勒烯的收率极低的问题。用于一次性单原子化作为内含对象原子的氮分子N2的解离能(N2-＞N)需要约9.8eV，用于进一步离子化该氮原子的离子化能(N-＞N+)需要约14.5eV。为此，作为提供氮分子能量的等离子体中的电子温度至少需要15eV左右。但是，实际上难于确保在上述构成中离子化氮分子所需的15eV。本专利技术的目的在于，为了解决上述问题，提供可实现等离子体中电子的高效率加热、可提高生成收率的衍生富勒烯的制造装置和制造方法。用于解决课题的手段本专利技术(1)为衍生富勒烯的制造装置，其具备：用于从含有衍生对象原子M的气体中生成一价正离子M+的高电子温度等离子体生成装置；设-->置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游、用于控制等离子体中的电子能的电子能控制装置；向含有M+和电子的等离子体中导入富勒烯，生成富勒烯离子的富勒烯导入装置；和通过上述等离子体中富勒烯离子与M+的反应生成衍生富勒烯，堆积该衍生富勒烯的堆积基板。本专利技术(2)为衍生富勒烯的制造装置，其具备：用于从含有衍生对象原子M的气体中生成一价正离子M+的高电子温度等离子体生成装置；导入富勒烯的富勒烯导入装置；和照射含有M+的等离子体，同时从上述富勒烯导入装置喷射富勒烯，由此通过M+与富勒烯的反应生成、堆积衍生富勒烯的堆积基板。本专利技术(3)为如权利要求2所述的衍生富勒烯的制造装置，其具备设置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游、用于控制等离子体中的电子能的电子能控制装置。本专利技术(4)为上述专利技术(1)～上述专利技术(3)的衍生富勒烯的制造装置，其特征在于，上述高电子温度等离子体生成装置具备：上述气体的导入装置；激发上述气体，生成上述正离子的微波发生器；形成用于控制生成的正离子的分散的镜磁场的一对线圈；和在该一对线圈间配置的4相控制螺旋形天线。本专利技术(5)为上述专利技术(1)～上述专利技术(4)的衍生富勒烯的制造装置，其特征在于，上述高电子温度等离子体生成装置中的电子能为15～50eV。本专利技术(6)为上述专利技术(1)或上述专利技术(3)～上述专利技术(5)的衍生富勒烯的制造装置，其特征在于，上述电子能控制装置为配置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游侧的控制电极。本专利技术(7)为上述专利技术(1)或上述专利技术(3)～上述专利技术(6)的衍生富勒烯的制造装置，其特征在于，上述经控制的电子能为1～10eV。本专利技术(8)为利用上述专利技术(1)～上述专利技术(7)的衍生富勒烯的制造装置的衍生富勒烯的制造方法。本专利技术(9)为上述专利技术(8)的衍生富勒烯的制造方法，其特征在于，上述衍生对象原子为氮、氢、氩、氦、氖、或硼。本专利技术(10)为上述专利技术(8)或上述专利技术(9)的衍生富勒烯的制造方法，其特征在于，上述衍生富勒烯为内含式富勒烯或杂富勒烯。本专利技术(11)为上述专利技术(8)的衍生富勒烯的制造方法，其特征在于，-->上述衍生富勒烯为N@C60、C59N或C58BN。专利技术效果(1)根据权利要求1和8涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造装置和制造方法，由高温电子激发衍生对象离子，因此可有效地生成由一价的氮等衍生对象离子构成的高密度等离子体，可提高衍生富勒烯的收率。(2)根据权利要求1和6～8涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造装置和制造方法，生成通过设置于高电子温度等离子体生成装置下游的电子能控制装置控制了电子温度的低电子温度等离子体，在该低电子温度等离子体中导入富勒烯蒸汽，因此可控制富勒烯正离子的生成，有效地生成富勒烯负离子。(3)根据权利要求2和8涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造装置和制造方法，对堆积基板照射由衍生对象离子构成的高密度等离子体，同时喷射富勒烯蒸汽，由此可进一步提高衍生富勒烯的收率。(4)根据权利要求3和6～8涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造装置和制造方法，对堆积基板照射由衍生对象离子构成的高密度等离子体，同时喷射富勒烯蒸汽，生成衍生富勒烯时，可利用控制电极在面向堆积基板的方向上控制衍生对象离子的加速，因此可提高工艺的控制性。(5)根据权利要求4、5和8涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造装置和制造方法，可高效地激发含有衍生对象原子的气体，且可将由镜磁场所激发的离子和电子构成的等离子体封入在有限的空间内，因此可生成含有高温高密度的电子的等离子体。(6)根据权利要求9～11涉及的本专利技术的衍生富勒烯的制造方法，可有效地生成具有特异的物性、有望应用于电子学、医疗等领域的工业材料。附图说明图1为本专利技术的衍生富勒烯的制造装置的概念图。图2为本专利技术的衍生富勒烯的制造装置的截面图。图3(a)和(b)为本专利技术的衍生富勒烯的制造装置的截面图。图4为表示富勒烯的电子附着截面积和电子能之间关系的曲线图。图5为使用氩气时的规格一览图表。图6为堆积膜的质量分析数据。图7为利用堆积膜的质量分析得出的强度比I(722)/I(720)的数据。-->符号说明21、41  制造装置2、22、42  高电子温度等离子体生成室3、23、43  衍生富勒烯生成室4、24、44  真空泵5、25、45  微波发生器6、26、46  气体导入管71、72、271、272、471、472  电磁线圈8、28、48  PMH天线9、29、49  富勒烯升华炉10、30、50  富勒烯导入管11、12、31、32、51、52  电磁线圈13、33、53  衍生富勒烯膜14、34、54  堆积基板15、35、55  基板偏压电源16、35、56  高电子温度等离子体17、57  低电子温度等离子体18、58  控制电极19、59  电子温度控制电源20  筒具体实施方式(用语的说明)下面，明确本专利技术涉及的各用语的意义的同时，对本专利技术的具体实施方式进行说明。“富勒烯”是指化学式Cn(n＝60、70、76、78、80、82...)表示的具有笼状分子结构的碳团簇物质。“衍生富勒烯”是指内含式富勒烯、杂富勒烯等富勒烯的衍生物。“内含式富勒烯”是指在笼状的富勒烯分子的中空部内含有原子的富勒烯。“杂富勒烯“是指用碳以外的原子取代构成富勒烯分子的一个或多个碳原子的富勒烯。-->本专利技术涉及的衍生富勒烯的制造方法有“富勒烯等离子体反应方式”和“富勒烯蒸汽喷射方式”。“富勒烯等离子体反应方式”是指在含有由等离子体生成室生成的衍生对象原子构成的正离子和电子的等离子体流中，导入富勒烯蒸汽，使电子附着于富勒烯分子，生成富勒烯的负离子，通过该衍生对象离子和富勒烯离子的反应生成衍生富勒烯，在配置于等离子体流的下游的堆积基板上堆积衍生富本文档来自技高网...

【技术保护点】
衍生富勒烯的制造装置，其具备：用于从含有衍生对象原子Ｍ的气体中生成一价正离子Ｍ↑［＋］的高电子温度等离子体生成装置；设置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游、用于控制等离子体中的电子能的电子能控制装置；向含有Ｍ↑［＋］和电子的等离子体中导入富勒烯，生成富勒烯离子的富勒烯导入装置；和通过上述等离子体中富勒烯离子与Ｍ↑［＋］的反应生成衍生富勒烯，堆积该衍生富勒烯的堆积基板。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-12-3 404540/20031.衍生富勒烯的制造装置，其具备：用于从含有衍生对象原子M的气体中生成一价正离子M+的高电子温度等离子体生成装置；设置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游、用于控制等离子体中的电子能的电子能控制装置；向含有M+和电子的等离子体中导入富勒烯，生成富勒烯离子的富勒烯导入装置；和通过上述等离子体中富勒烯离子与M+的反应生成衍生富勒烯，堆积该衍生富勒烯的堆积基板。2.衍生富勒烯的制造装置，其具备：用于从含有衍生对象原子M的气体中生成一价正离子M+的高电子温度等离子体生成装置；导入富勒烯的富勒烯导入装置；和照射含有M+的等离子体，同时从上述富勒烯导入装置喷射富勒烯，由此通过M+与富勒烯的反应生成、堆积衍生富勒烯的堆积基板。3.如权利要求2所述的衍生富勒烯的制造装置，其具备设置于上述高电子温度等离子体生成装置的下游、用于控制等离子体中的电子能的电子能控制装置。4.如权利要求1～3任一项所述的衍生富勒烯的制造装置，其特征在于，上述高电子温度等...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠间泰彦，表研次，横尾邦义，
申请(专利权)人：理想星株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[]