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2011 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ粒子含有プラズマによるナノ界面ボンドエンジニアリングの創生

Planned Research

Project AreaCreation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions
Project/Area Number 21110005
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

白谷 正治  九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90206293)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古閑 一憲  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (90315127)
内田 儀一郎  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (90422435)
鎌滝 晋礼  九州大学, 基幹研究院, 助教 (60582658)
SEO Hyunwoong  九州大学, プラズマナノ界面工学センター, 助教 (00618499)
Keywordsプラズマ局所反応場 / ナノ界面制御 / 相互作用 / トップダウンプロセス / ボトムアッププロセス / 揺らぎ / コンビナトリアル摂動解析 / ナノ粒子
Research Abstract

本研究では、サイズ制御したナノ粒子を孤立保持してプラズマとの相互作用を観察するプラズマ局所反応場を創成し、コンビナトリアル摂動解析法を確立してナノ界面・プラズマ相互作用を「見る」ことを目的とし、(1)プラズマ局所反応場の創成、(2)コンビナトリアル摂動解析、(3)ナノ粒子物性in-situ計測の3項目について研究を行う。コンビナトリアル摂動解析法では、パラメタに摂動を加え関数Gをテーラ展開し、パラメタ依存性を明らかにする。特に、複数パラメタに同時に摂動を加え、一度に複数パラメタへの依存性、シナジー効果、安定性等を解明することが可能である。
平成23年度は、(2)コンビナトリアル摂動解析について、放電電力変調を用いた、ラジカル密度揺らぎとナノ粒子成長揺らぎの相関についての検討を行うとともに、(3)ナノ粒子物性in-situ計測について、レーザー微粒子捕捉による、微粒子とプラズマの相互作用評価を行った。
ラジカル密度揺らぎとナノ粒子サイズ揺らぎの相関検討では、初期成長過程におけるナノ粒子成長について、ナノ粒子密度とイオン密度の密度比とナノ粒子サイズを用いたナノ粒子成長の相図を作成して、ナノ粒子成長が正帰還、負帰還、無帰還の3つ成長モードに分かれることを明らかにした。この結果は、ラジカルの揺らぎがナノ粒子成長の揺らぎに作用すること「見る」ことに成功した世界初の結果であるとともに、ナノ界面精密制御に関する新しい手法を提供するものであり、プラズマを用いたトップダウンプロセスの発展に寄与する結果である。
レーザー微粒子捕捉による、微粒子とプラズマの相互作用評価では、レーザートラップした微粒子サイズの放電時間依存性を明らかにし、Arイオンエッチングによる粒径結果のその場計測に世界で初めて成功した。この成果はナノ界面とプラズマの相互作用をその場で「見る」ことを実現するための重要な成果である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

(1)プラズマ局所反応場の創成、(2)コンビナトリアル摂動解析、(3)ナノ粒子物性in-situ計測について、現在までに、項目(1)を既に実現、項目(2)についてラジカルの揺らぎがナノ粒子成長の揺らぎに作用すること「見る」ことに成功するとともに、プラズマを用いたトップダウンプロセスの精密制御に関する新しい指導原理となり得る成果を得て、当初の計画以上の進展を見た。項目(3)についても、微粒子とプラズマ作用のその場計測に成功している。

Strategy for Future Research Activity

今後、(2)コンビナトリアル摂動解析については、振幅変調放電時のナノ粒子の振る舞いとナノ粒子とラジカルの素過程を明らかにするとともに、(3)ナノ粒子物性in-situ計測については、微粒子のサイズ以外の物性についてのその場計測を行い、微粒子とプラズマの相互作用のその場計測を行う。

  • Research Products

    (17 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Impacts of Amplitude Modulation of RF Discharge Voltage on the Growth of Nanoparticles in Reactive Plasmas2011

    • Author(s)
      K.Kamataki, H.Miyata, K.Koga, G.Uchida, N.Itagaki, M.Shiratani
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: Vol.4 Pages: 100501

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Study of interaction between plasma fluctuation and nucleation of nanoparticle in plasma CVD2011

    • Author(s)
      K.Kamataki, K.Koga, G.Uchida, N.Itagaki, M.Shiratani
    • Journal Title

      Proceedings of Plasma Conference 2011

      Pages: 24P014-O-1-24P014-O-2

  • [Presentation] Interaction between amplitude modulated reactive plasmas and nanoparticles growth in the plasmas2012

    • Author(s)
      K.Kamataki, K.Koga, G.Uchida, N.Itagaki, H.Seo, M.Shiratani
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2012)
    • Place of Presentation
      中部大学,春日井市
    • Year and Date
      2012-03-07
  • [Presentation] Impacts of plasma fluctuation on nanostructure formation using plasmas2012

    • Author(s)
      M.Shiratani, K.Kamataki, G.Uchida, H.Seo, N.Itagaki, K.Koga
    • Organizer
      The Third International Symposium on Plasma Nanoscience
    • Place of Presentation
      Johor, Malaysia and Nanyang Technological University,シンガポール
    • Year and Date
      2012-02-29
  • [Presentation] Control of size distribution of nanoparticles in reactive plasmas by using AM rf discharges2011

    • Author(s)
      M.Shiratani, G.Uchida, N.Itagaki, K.Kamataki, K.Koga
    • Organizer
      12th Workshop on Fine Particle Plasmas
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所,土岐市
    • Year and Date
      2011-11-27
  • [Presentation] Study of interaction between plasma fluctuation and nucleation of nanoparticle in plasma CVD2011

    • Author(s)
      K.Kamataki, K.Koga, G.Uchida, N.Itagaki, M.Shiratani
    • Organizer
      Plasma Conference 2011
    • Place of Presentation
      石川県立音楽堂,金沢市
    • Year and Date
      2011-11-24
  • [Presentation] プラズマCVD中におけるナノ粒子成長に対するプラズマ揺らぎの効果2011

    • Author(s)
      鎌滝晋礼, 古閑一憲, 内田儀一郎, 板垣奈穂, 山下大輔, 松崎秀文, 白谷正治
    • Organizer
      プラズマエレクトロニクス文科会20周年記念特別シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学野依記念学術交流会館,名古屋市
    • Year and Date
      2011-10-22
  • [Presentation] Two dimensional laser light scattering to deduce size and density of nanoparticles in plasmas2011

    • Author(s)
      M.Shiratani, K.Kamataki, K.Koga, G.Uchida
    • Organizer
      Laser Aided Plasma Diagnostic conference (LAPD15)
    • Place of Presentation
      ShineVille Resort,済州島(韓国)
    • Year and Date
      2011-10-10
  • [Presentation] 高周波放電のAM変調によるナノ粒子サイズ分布の制御2011

    • Author(s)
      白谷正治, 鎌滝晋礼, 西山雄士, 古閑一憲, 内田儀一郎, 板垣奈穂
    • Organizer
      平成23年度(第64回)電気関係学会九州支部連合大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学本庄キャンパス,佐賀市
    • Year and Date
      2011-09-27
  • [Presentation] プロセスプラズマ中の微粒子挙動研究とその応用2011

    • Author(s)
      古閑一憲
    • Organizer
      プラズマ科学のフロンティア2011研究会
    • Place of Presentation
      核融合科学研究所,土岐市
    • Year and Date
      2011-09-09
  • [Presentation] CVDプラズマ中ナノ粒子の制御とその応2011

    • Author(s)
      古閑一憲
    • Organizer
      AIST計測・診断システム研究協議会
    • Place of Presentation
      虹の松原ホテル,唐津市
    • Year and Date
      2011-08-08
  • [Presentation] Control of nanostructure of plasma CVD films using nano-particles2011

    • Author(s)
      M.Shiratani
    • Organizer
      The 20th International Symposium on Plasma Chemistry (ISPC20)
    • Place of Presentation
      Loews Hotel,フィラデルフィア(アメリカ)
    • Year and Date
      2011-07-28
  • [Presentation] Control of radial density profile of nano-particle produced in reactive plasma by amplitude modulation of rf discharge voltage2011

    • Author(s)
      K.Kamataki, K.Koga, G.Uchida, N.Itagaki, D.Yamashita, H.Matsuzaki, M.Shiratani
    • Organizer
      第24回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-24)
    • Place of Presentation
      大阪大学銀杏会館,吹田市
    • Year and Date
      2011-07-19
  • [Presentation] Plasma Nanofactory2011

    • Author(s)
      M.Shiratani, G.Uchida, K.Koga
    • Organizer
      2011 International Workshop on Advanced Electrical Engineering and Related Topics
    • Place of Presentation
      Ruhr-University Bochum,ボーフム(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-07-11
  • [Presentation] Plasma nanofactories for constructing nanosystems in the third generation nanotechnology2011

    • Author(s)
      M.Shiratani, K.Koga
    • Organizer
      6th International Workshop on Microplasmas
    • Place of Presentation
      Paris Marriott Rive Gauche Hotel and Conference Center,パリ(フランス)
    • Year and Date
      2011-04-06
  • [Presentation] Three growth modes of nanoparticles generated in reactive plasmas2011

    • Author(s)
      K.Koga, K.Kamataki, S.Nunomura, S.Iwashita, G.Uchida, H.Seo, N.Itagaki, M.Shiratanil, U.Czarnetzki
    • Organizer
      DPG Spring Meeting of the Section AMOP (SAMOP)
    • Place of Presentation
      University of Stuttgart,シュトゥットガルト(ドイツ)
    • Year and Date
      2011-03-15
  • [Remarks]

    • URL

      http://mm4.ed.kyushu-u.ac.jp/kyudai/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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