2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of structure modification of boron nitride films by plasma exposure - the effect of ion energy distribution function
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15H04159
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
江利口 浩二 京都大学, 工学研究科, 教授 (70419448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 繁彦 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 結晶・組成制御 / プラズマ / ナノ材料 / 材料加工・処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、イオンエネルギー確率分布関数(IEDF)を制御することで、窒化ホウ素膜(BN)の組織・組成制御技術の確立を目指している。BN薄膜形成システム（反応性プラズマ支援成膜法、Reactive Plasma-Assisted Coating：RePAC）により成膜したBN膜の安定性を確認した。また、原型機により作製したBN多層構造について様々な解析を進めた結果、以下の新しい知見を得た。(1)誘導結合型プラズマ曝露（バイアス周波数400 kHz）を施したBN膜最表面を、ナノインデンテーション法により解析した結果、入射イオンの平均エネルギーに依存して、押し込み硬さの変化が異なることはわかった。特に、200 eV近傍でのプラズマ曝露では押し込み硬さは余り変化しないが、400 eVより大きい領域では押し込み硬さが減少することが明らかになった。(2)上記の押し込み硬さの変化の起源となる領域が、表面層から約30 nmの領域に限定されることも明らかになった。(3)上記BN膜形成過程およびその後のプラズマ曝露を模擬した古典的分子動力学シミュレーションを構築した。その結果、BN膜形成後のsp2結合およびsp3結合の組成比が、Arプラズマ曝露により変化することがわかった。さらに、組成比の変化が、入射イオンの平均エネルギーに依存することが判明し、(1)で得られた結果と同様の傾向が示唆された。これらの結果は、入射イオンのエネルギーを制御することで、プラズマ曝露後のBN膜組成、特に機械特性を所望の値に設計できることを意味している。今後、電気特性変化などをさらに詳細に解析し、プラズマ曝露によるBN薄膜の表面構造・組成制御手法の確立を目指す。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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