2013 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
| Project Area | Creation of Science of Plasma Nano-Interface Interactions |
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| Project/Area Number |
21110005
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
白谷 正治 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90206293)
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| 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 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (90422435)
鎌滝 晋礼 九州大学, 学内共同利用施設等, 助教 (60582658)
SEO HYUNWOONG 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (00618499)
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| Project Period (FY) |
2009-07-23 – 2014-03-31
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| Keywords | プラズマ局所反応場 / コンビナトリアル摂動解析 / ナノ粒子 / ナノ界面制御 / 相互作用 / ボンドエンジニアリング |
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| Research Abstract |
本研究では，プラズマとナノ界面の相互作用を『見る』とともに，得られた知見に基づきナノ界面ボンドエンジニアリングを創生することを目的としている．平成25年度に得られた主要成果は以下の通りである．
１．プラズマとナノ界面の相互作用を『マクロに見る』方法として，ナノ粒子生成プラズマパラメータに摂動を与え，そのナノ粒子成長への影響を調べた．ラジカルとナノ粒子成長の相互作用の解析手法として，FFT解析に加えてバイスペクトル解析を初めて適用した．その結果，プラズマパラメータの揺らぎがナノ粒子サイズを狭分散化する条件とその機構についての知見が得られた．これは，プラズマを用いたナノ構造創成において，サイズ等の揺らぎの抑制へと繋がる成果である．また，プラズマナノプロセスにおける揺らぎの制御は，非平衡統計物理学と関わりが深いことも分かった．
２．プラズマとナノ界面の相互作用を『ミクロに見る』方法として，プラズマ中に光捕捉した単一粒子のサイズ変化，位置揺らぎ，構造変化のその場計測を初めて実現した．単一粒子のエッチング速度，ラマン分光による構造変化の測定に成功した．また，プラズマ中ではイオン抗力，静電力，ガス粘性力等により捕捉単一粒子の位置揺らぎが生じることを見いだした．さらに，捕捉粒子の位置からプラズマパラメータを測定することも出来た．
３．プラズマとナノ粒子の相互作用に基づき，ナノ粒子の成長を定量的に記述する新しいモデルを提案した．このモデルにより，上記の１で得られた実験結果を説明出来る．また，ナノ粒子成長速度の安定性が良い条件でサイズが狭分散化されることを示した．
４．これまで得られた知見をもとに，ナノ界面ボンドエンジニアリングの例として，Si/SiCコアシェルナノ粒子の作製を行った．シェルの厚みを高精度に制御することにより，Li電池の電極として用いた場合に，電池容量を従来の8倍以上に増加出来ることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Spatial Profile of Flux of Dust Particles Generated Due to Interaction between Hydrogen Plasmas and Graphite Target2014
Author(s)
Mizuki Tateishi, Kazunori Koga, Daisuke Yamashita, Kunihiro Kamataki, Giichiro Uchida, Hyunwoong Seo, Naho Itagaki, Masaharu Shiratani, Naoko Ashikawa, Suguru Masuzaki, Kiyohiko Nishimura, Akio Sagara
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Journal Title
JPS Conf. Proc.
Volume: 1
Pages: 015020
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Flux Control of Carbon Nanoparticles Generated due to Interactions between Hydrogen Plasmas and Graphite Using DC-Biased Substrates2013
Author(s)
K. Koga, M. Tateishi, K. Nishiyama, G. Uchida, K. Kamataki, D. Yamashita, H. Seo, N. Itagaki, M. Shiratani, N. Ashikawa, S. Muzaki, K. Nishimura, Akiko Sagara, the LHD Experimental Group
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Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 52
Pages: 11NA08
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Effects of plasma incident angle of dust production due to interactions between hydrogen plasmas and carbon wall
Author(s)
M. Tateishi, K. Koga, G. Uchida, K. Kamataki, D. Yamashita, H. Seo, N. Itagaki, M. Shiratani, N. Ashikawa, S. Masuzaki, K. Nishimura, A. Sagara, the LHD Experimental Group d, S. Bornholdte, H. Kersten
Organizer
The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
Place of Presentation
Makuhari, Chiba, Japan
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[Presentation] Nanoparticle amount in reactive plasmas with amplitude modulation detected by twodimensional laser light scattering method
Author(s)
T. Ito, Y. Morita, S. Iwashita, D. Yamashita, G. Uchida, H. Seo, K. Kamataki, N. Itagaki, K. Koga, M. Shiratani
Organizer
8th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing
Place of Presentation
Fukuoka International Congress Center, Japan
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[Presentation] Analysis of fluctuation of Ar metastable density and nanoparticle amount in capacitively coupled discharges with amplitude modulation
Author(s)
Y. Morita, T. Ito, S. Iwashita, D. Yamashita, G. Uchida, H. Seo, K. Kamataki, N. Itagaki, K. Koga, M. Shiratani
Organizer
8th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing
Place of Presentation
Fukuoka International Congress Center, Japan
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[Presentation] Effects of Amplitude Modulation on Stability of Hydrogenated Amorphous Silicon Films Deposited using Multi-Hollow Discharge Plasma CVD Method
Author(s)
Y. Torigoe,Y. Hashimoto, S. Toko, D. Yamashita, N. Itagaki, H. Seo, K. Kamataki, K. Koga, M. Shiratani
Organizer
2014 Japan-Korea Joint Symposium on Advanced Solar Cells
Place of Presentation
NISHIJIN PLAZA, Fukuoka, Japan
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[Presentation] Bispectrum analysis of nanoparticle growth in reactive dusty plasmas
Author(s)
Y. Morita, T. Ito, S. Iwashita, D. Yamashita, G. Uchida, H. Seo, K. Kamataki, N. Itagaki, K. Koga, and M. Shiratani
Organizer
18th Korea - Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics
Place of Presentation
NISHIJIN PLAZA, Fukuoka, Japan
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[Presentation] Selective removal of clusters in silane plasmas by cluster eliminating filter
Author(s)
Y. Hashimoto, Y. Torigoe, S. Toko, D. Yamashita, H. Seo, N. Itagaki, K. Kamataki, K. Koga, M. Shiratani
Organizer
18th Korea - Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics
Place of Presentation
NISHIJIN PLAZA, Fukuoka, Japan
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