新規な流動層反応装置を利用したシリコン系粉体製造プロセスの開発

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555174
• Research Institution: Faculty of Engineering, Seikei University
• Principal Investigator: 小島 紀徳 成蹊大学, 工学部, 助教授 (10150286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上山 惟一 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (10092149) ; 上宮 成之 成蹊大学, 工学部, 助手 (60221800)
• Keywords: 流動層 / CVD / 粒子コーティング / 直流プラズマ / マイクロ波プラズマ / 炭化珪素

Research Abstract

均一な高温反応場の形成及び粒子循環が可能な流動層プラズマCVD反応装置を用いて、粒子上への機能性薄膜のコーティングを試みた。プラズマ源として直流プラズマジェットを用いたCVD反応装置を用い、アルミナ粒子上への炭化珪素のコーティングを対象として実験を行った。反応ガス(CH_4・SiH_4)は装置側面よりプラズマジェット底部に旋回流として送入したが、原料ガスを別々に送入し反応場中で混合する拡散混合方式が、原料ガスを予め混合し反応場へ送る予混合方式に比較して、高い反応率を得ることがわかった。析出後のアルミナ粒子内部には、Siが析出したことが断面のEPMAによる元素分析から明かであり、プラズマ中で特異な反応が起こっていることを示唆している。また、マイクロ波プラズマを用いたCVD反応装置を用い、メタンを反応源とするダイヤモンドのコーティングについて研究を行った。基礎的知見を得るため、装置の流動特性およびメタンの転化反応について検討した。メタンを装置下部から水素で希釈し送入した。層粒子としてアルミナを用いた場合とシリコン粒子を用いた場合では、プラズマの発光場所に顕著な差が見られ、層粒子の違いによる操作条件の変更が示された。反応後のそれぞれの層粒子表面(アルミナ・シリコン)には、ダイヤモンドとは確認されなかったものの、炭素と思われるサブミクロンオーダーの析出物が観察された。

Research Products

• [Publications] 小島,紀徳: "CVD法による新素材・材料開発" ケミカルエンジニアリング. 37. 434-438 (1993)
• [Publications] Kimura,T.: "Evaluation of the Contribution of the Grid Zone in the Production of Polycrystalline Silicon if Fluidized-bed CVD" Intern.Chem.Eng.33. 273-279 (1993)
• [Publications] Matsukata,M.: "Development of Microwave Plasma-Fluidized Bed Reactor for Novel Particle Processing" Intern.Multi.Phase Flow. (in press). (1994)