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Ion track etching of PVDF films irradiated with fast C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions

高速フラーレンクラスターイオン照射によるPVDF膜のイオントラックエッチング

喜多村 茜; 八巻 徹也*; 千葉 敦也*; 薄井 絢

Kitamura, Akane; Yamaki, Tetsuya*; Chiba, Atsuya*; Usui, Aya

C$$_{60}$$クラスターイオンを照射にしたPVDF膜のトラックエッチングに関し、炭素の単原子イオン照射との比較を通して検討した。まず、PVDF膜に対し、6MeVのC$$_{60}$$$$^{+}$$(単原子当たり100MeV)及び、100MeVのC$$^{+}$$イオンをそれぞれ照射し、同条件でエッチング処理を行った。SEM及びAFM観察の結果、C$$_{60}$$$$^{+}$$クラスター照射したPVDF膜には、底面が平らな直径400nmで深さ250nmのトラックエッチングされた穿孔が一面に形成されていた。一方で、単原子照射した試料には穿孔だと断定できない不定形で小さな凹部しか見られなかった。またC$$_{60}$$$$^{+}$$クラスター照射の場合、穿孔径はエッチング時間に伴って拡大した。PVDF膜の穿孔径がC$$_{60}$$$$^{+}$$クラスター照射によって拡大することを確認したことから、複数のイオンが局所的かつ同時に衝突することでイオントラックのエッチング可能な領域が拡大することがわかった。

We investigated the track-etched surface of PVDF films irradiated with C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions, comparing the data with C$$^{+}$$ monoatomic ions. PVDF films were irradiated with 6 MeV C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions. The energy of the each carbon ion is 100 keV/atom; thus, for comparison, the PVDF films were also irradiated with 100 keV C$$^{+}$$ ions. SEM and AFM observation showed that the surface irradiated with C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions apparently possessed flat-bottomed pores with an average diameter and depth of approximately 400 and 250 nm, respectively. On the other hand, track-etched pores were also formed on the surface irradiated with C$$^{+}$$ ions, but their morphology was irregular or obscure. In the irradiation with the C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions, the surface diameter of track-etched pores increased with increasing the etching time. The tracks of the 100 keV C$$^{+}$$ ions seemed to be hardly developed by the etching when the time. In conclusion, the C$$_{60}$$$$^{+}$$ cluster ions irradiation caused a large size of etchable tracks on the PVDF surface. The result could represent the effect of local and simultaneous collision by the aggregated ions.

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