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Formation of Nitride Nanostructures by Reaction of High Density N Radicals with Metals

Research Project

Project/Area Number 17K18990
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Materials engineering and related fields
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Yasutake Kiyoshi  大阪大学, 工学研究科, 教授 (80166503)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大参 宏昌  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)
垣内 弘章  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10233660)
Project Period (FY) 2017-06-30 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
KeywordsInNナノ構造 / 大気圧プラズマ / 電子密度 / 電子温度 / 電磁場シミュレーション / インピーダンス整合 / 窒素プラズマ / 窒素ラジカル / 窒化物ナノ構造
Outline of Final Research Achievements

We have developed an atmospheric pressure plasma process that can control in-situ plasma internal parameters (electron density, electron temperature, gas temperature, etc.) for the purpose of developing a highly efficient process for forming group III nitride nanostructures for next-generation devices. This is to determine the plasma parameters by electromagnetic field simulation analysis of the entire plasma reactor including the impedance matching device. The process was optimized for high-density activated nitrogen production based on the measurement results of control condition dependences of plasma parameters. High-efficiency formation of black InN nanostructures (diameters of several nm) is possible by performing atmospheric pressure plasma nitridation of In films under optimized conditions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで、狭ギャップの容量結合型大気圧プラズマの場合、プローブ挿入ができないため有効な内部パラメータ計測技術が存在しなかった。本研究によって、非侵襲かつ簡単な方法で大気圧プラズマ内部パラメータを測定する新手法が開発されたため、プラズマ反応機構の解明や新規プロセスの開発に有力な手段の提供が可能になった。また、大気圧プラズマ窒化によるInNナノ構造の高能率形成、および規則的ナノ構造配列の発見は、次世代半導体デバイス開発への応用が期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Presentation (8 results)

  • [Presentation] 電磁場シミュレーションを用いた大気圧プラズマパラメータの解析―不均一密度モデルによる解析―2020

    • Author(s)
      新田健,吉田和史,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2020年度 精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電磁場シミュレーションを用いた大気圧プラズマパラメータの解析-シース厚さを含めた高精度解析-2019

    • Author(s)
      吉田和史,新田健,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2019年度 精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電磁場シミュレーションによるシースを考慮したプラズマパラメータ解析2019

    • Author(s)
      吉田和史,新田健,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      精密工学会2019年度関西地方定期学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 電磁場シミュレーションを用いた大気圧プラズマパラメータの解析2018

    • Author(s)
      吉田和史,田中恭輔,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2018年度 精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 大気圧プラズマ装置の電磁場シミュレーションとプラズマパラメータ解析 ―ヘリウム及びヘリウム酸素混合プラズマの内部パラメータ比較―2018

    • Author(s)
      田中恭輔,吉田和史,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      精密工学会2018年度関西地方定期学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 大気圧プラズマ装置の電磁場シミュレーションとプラズマパラメータ解析―酸化プラズマパラメータと酸化膜特性の関係―2018

    • Author(s)
      田中恭輔,吉田和史,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2018年度 精密工学会春季大会学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report 2017 Research-status Report
  • [Presentation] 電磁場解析によるマイクロ波プラズマの電子密度算出手法の開発2017

    • Author(s)
      吉田和史,田中恭輔,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      精密工学会2017年度関西地方定期学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 大気圧プラズマ装置の電磁場シミュレーションとプラズマパラメータ解析2017

    • Author(s)
      田中恭輔,吉田和史,首藤光利,大参宏昌,垣内弘章,安武潔
    • Organizer
      2017年度 精密工学会秋季大会学術講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-07-21   Modified: 2021-02-19  

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