| Research Abstract |
金属線あるいは固体ロッド中に電流を流すとジュール加熱で温度が上昇し,材料表面から電子放出や材料の気化が起きる.これらは材料近傍の絶縁耐圧を低下させ,放電(シャンティングアーク)へと至る.本研究の目的は,シャンティングアークプラズマをプラズマイオン注入＆成膜(PBII＆D)に利用するための,更なる高品位化(高密度化,大体積化),複合(ハイブリッド)プラズマの生成,それを用いたPBII＆D技術の確立である.高密度化にはプラズマの磁気駆動を利用し,大体積化はロッドの形状により行う.複合プラズマ生成は,雰囲気ガスや,磁気駆動用のレール材,ロッド材の組み合わせを変えることで行う.
窒素雰囲気中でカーボンシャンティングアークを生成し,プラズマのCNx成膜への適性について調べた.また,シヤンテイングアークを用いて生成したCNx薄膜の特性について調べた.スペクトルの観測より,シヤンテイングアークプラズマには窒素の励起原子,励起分子が含まれ,窒素気圧によってスペクトル強度が変化することが明らかになった.また,イオン引き込みのためのターゲット電圧の印加によって,シャンティングアークプラズマの発光スペクトルの強度が増す.このことは,ハイブリッド化を目的にガスを封入した場合,引き込み電圧もプラズマ生成に寄与することを示している.半面,イオンが衝突を起こしているため,基板材へ到達時のイオンのエネルギーは減少していることが予想される.シリコン基板上に生成した薄膜のN/C比率は,窒素気圧2Pa,ターゲット印加電圧-2kV,繰り返し周波数2Hzで0.58となった.この値は,窒素の圧力により変化することなどが明らかになった.
プラズマの大容積化を目的に,シャンティングアーク源として使用しているカーボンロッドの長大化を試みた.その結果,電流源として使用しているコンデンサの容量を増やすことで,長いロッドでもプラズマ生成できることがわかった.また,ロッドを2本並列に並べた場合も,回路にインダクタを挿入するなど工夫することで,並列運転ができることなども明らかになった.
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