| Project/Area Number |
23K03621
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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 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
久保田 章亀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80404325)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | トライボプラズマ / ダイヤモンド / エッチング / ドライ研磨 / 研磨 |
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| Outline of Research at the Start |
単結晶ダイヤモンド及びその関連材料（多結晶ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン，CVDダイヤモンド）は，次世代パワー半導体デバイス用基板や超精密金型代替材料，切削加工用工具など，さまざまな工業分野におけるキーマテリアルとして期待されている．しかしながら，ダイヤモンドの持つ高い硬度と化学的安定性のため，加工することが難しく，ダイヤモンドの加工技術の開発が技術的課題となっている．本研究では，摩擦環境下で生じるプラズマ（トライボプラズマ）を利用したダイヤモンドの高能率ドライエッチング法を開発し，高精度なダイヤモンド基板の加工を実現することを目的としている．
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| Outline of Annual Research Achievements |
単結晶ダイヤモンド及びその関連材料（多結晶ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボン，CVDダイヤモンド）は，次世代パワー半導体デバイス用基板や超精密金型代替材料，切削加工用工具など，さまざまな工業分野におけるキーマテリアルとして期待されている．しかしながら，ダイヤモンドの持つ高い硬度と化学的安定性のため，加工することが難しく，ダイヤモンドの加工技術の開発が技術的課題となっている．本研究では，摩擦環境下で生じるプラズマ（トライボプラズマ）を利用したダイヤモンドの高能率ドライエッチング法を開発し，高精度なダイヤモンド基板の加工を実現することを目的としている．
2023年度は，既存の加工装置を用いて，トライボプラズマを援用したダイヤモンド基板の高能率ドライエッチング法の基礎加工特性の調査し，トライボプラズマにより生成された励起窒素種と各プロセスパラメータとの関係を加工能率や加工精度の観点から明らかにした．また，トライボプラズマ発生時のダイヤモンドの摩擦・摩耗特性を明らかにするために，独自の摩擦・摩耗試験装置を設計・製作した．2023年度は，この試作した摩擦・摩耗装置自体の性能試験評価を行い，ダイヤモンドの摩擦・摩耗試験を行えることを確認した．今後，荷重や回転数，ガス流量などの様々なプロセスパラメータを変更し，トライボプラズマ発生下でのダイヤモンドの摩擦・摩耗特性を明らかにするとともに，トライボプラズマを利用したドライエッチング法におけるダイヤモンドの除去メカニズムの解明を図りたい．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
トライボプラズマ発生時の摩擦・摩耗特性を明らかにするために，摩擦摩耗試験装置を独自に設計・試作することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
ダイヤモンドと研磨定盤間での摩擦帯電の状態（帯電量，帯電量の時間的変化や安定性）がダイヤモンドの加工特性（加工能率・加工精度）に及ぼす影響を明らかにする．具体的には，荷重や定盤回転数などの加工条件，窒素ガス等の供給量や摩擦温度が帯電量や加工能率に及ぼす影響を調査する．また，加工中の摩擦帯電量の時間的変化や安定性が加工精度に及ぼす影響を明らかにする．
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