| Project/Area Number |
22K03587
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14030:Applied plasma science-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
Tanaka Manabu 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
茂田 正哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (30431521)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 熱プラズマ / 一次元アーク反応場 / 多電極交流放電 / シリコン還元 / 循環型社会 / プレーナージェット / ポーラスシリコン / 変動 / アーク放電 / 多電極 / 交流アーク / 珪藻土 / ダイオード整流 / ポーラスSi |
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| Outline of Research at the Start |
ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状（プレーナー）熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御することで，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we elucidated the spatiotemporal variability of thermal plasma as a high-temperature viscous fluid exceeding 10,000 K and successfully developed a one-dimensional thermal plasma reaction field using a linear multiphase AC arc under a multi-electrode AC discharge configuration. Unlike conventional zero-dimensional point heat sources, this reaction field possesses a novel dimensionality. Utilizing this field, we evaluated the reductive properties of silicon-based oxides and applied it to the removal of organic surface contaminants from silicon substrates, achieving high processing rates. These outcomes hold significant promise for applications contributing to the realization of a sustainable, circular society.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、従来のピンチ効果によりゼロ次元的に収束する熱プラズマの限界を超え、一次元的かつ広がりのある反応場を創出した点で学術的に革新的である。さらに、プラズマ場の時空間構造を可視化し、反応場制御への定量的知見を提供したことも重要である。応用面では、シリコン材料の高効率処理技術としての可能性を示し、環境調和型プロセスや資源循環技術への展開に道を拓くものであり、カーボンニュートラル社会実現への貢献が期待される。
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