Nanocrystalline Silicon Films Prepared by Supersonic Free-Jet PVD

• Project/Area Number: 24560891
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: Shibaura Institute of Technology
• Principal Investigator: YUMOTO Atsushi 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (20383987)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2012: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ナノ結晶材料 / ナノ粒子 / 超音速ガス流 / シリコン半導体 / リチウムイオン2次電池負極 / 薄膜太陽電池 / ナノ結晶

Outline of Final Research Achievements

We have investigated nanocrystalline Si films on Oxygen-Free Copper substrate and glass substrate produced with Supersonic Free-Jet PVD (SFJ-PVD). The SFJ-PVD is a technique to deposit nanoparticles with supersonic gas flow and to form a thick coating film. Using SFJ-PVD technique, we obtain a uniform high-density Si coating films. Film crystallinity was analyzed with XRD and Raman spectroscopy. Si films have a poly-nanocrystalline structure with a grain size of 5 - 12nm. High crystallinity has been achieved without substrate heating and post annealing.

Research Products

• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによる次世代リチウムイオン二次電池用Si負極の充放電時の電流密度の影響 (2015)
  • Author(s): 榊 和彦，中村 純一，中西 良太，湯本 敦史
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [Presentation] ナノ結晶厚膜形成技術としての超音速フリージェットPVD (2015)
  • Author(s): 湯本敦史
  • Organizer: 長野県溶射技術研究会
  • Place of Presentation: 長野県
  • Year and Date: 2015-01-09
  • Invited
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによる次世代リチウムイオン二次電池用Si負極の作製と評価 (2014)
  • Author(s): 中西 良太，榊 和彦，中村 純一，湯本 敦史
  • Organizer: 日本溶射学会
  • Place of Presentation: 愛知県
  • Year and Date: 2014-11-05 – 2014-11-06
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるナノ結晶厚膜の形成 (2014)
  • Author(s): 湯本敦史
  • Organizer: 日本溶射学会 関東支部
  • Place of Presentation: 東京都
  • Year and Date: 2014-10-15
  • Invited
• [Presentation] Structure and Magnetic Properties of Nd-Fe Based Films Deposited with Supersonic Free-Jet PVD (2012)
  • Author(s): Hidehito Kobayashi, Atsushi Yumoto, Katsuhisa Nagayama, Isao Nakamura, Tsutomu Takezawa, Naotake Niwa
  • Organizer: The 5th Asian Thermal Spray Conference (ATSC2012)
  • Place of Presentation: Tsukuba
• [Presentation] 活性プラズマ－金属反応を組み入れた超音速フリージェットPVDによるAlN膜の形成 (2012)
  • Author(s): 湯本敦史，前野由香里，永山勝久，丹羽直毅
  • Organizer: 表面技術協会第126回講演大会
  • Place of Presentation: 室蘭工業大学（北海道）
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるナノ結晶Fe-Co軟磁性膜の形成 (2012)
  • Author(s): 潮田彩，湯本敦史，永山勝久，中村勲，竹澤勉，丹羽直毅
  • Organizer: 表面技術協会第126回講演大会
  • Place of Presentation: 室蘭工業大学（北海道）
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるNd-Fe系膜の膜組成が及ぼす磁気特性への影響 (2012)
  • Author(s): 小林英仁，湯本敦史，永山勝久，中村勲，竹澤勉，丹羽直毅
  • Organizer: 表面技術協会第126回講演大会
  • Place of Presentation: 室蘭工業大学（北海道）
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDにより成膜した厚膜のせん断試験による密着力評価 (2012)
  • Author(s): 東城昂広，湯本敦史
  • Organizer: 表面技術協会第126回講演大会
  • Place of Presentation: 室蘭工業大学（北海道）
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるAlN膜の形成 (2012)
  • Author(s): 前野由香里，湯本敦史，直江和明，西亀正志
  • Organizer: 日本溶射学会第95回（2012年度春季）全国講演大会
  • Place of Presentation: 鯉城会館（広島）
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるナノ結晶Fe基磁性膜の開発
  • Author(s): 湯本 敦史
  • Organizer: 表面技術協会 ナノテク部会第52回研究会
  • Place of Presentation: 東京都 東京国際展示場
  • Invited
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるナノ結晶膜の形成および膜特性
  • Author(s): 湯本 敦史
  • Organizer: 本真空学会 産学連携委員会
  • Place of Presentation: 東京都 機械振興会館
  • Invited
• [Presentation] 超音速フリージェットPVDによるナノ結晶磁性膜の研究
  • Author(s): 湯本 敦史
  • Organizer: 日本溶接協会 表面改質技術研究委員会
  • Place of Presentation: 東京都 溶接会館
  • Invited