ナノブロック輸送・配置の学術・技術基盤構築

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20360040
• Research Institution: Kyushu 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)
• Keywords: ナノ材料 / プラズマ加工 / プラズマナノ工場 / 異方性CVD / ナノ粒子 / ナノ粒子輸送 / ナノ粒子配置 / 振幅変調パルス放電

Research Abstract

本研究では、プラズマを用いてナノブロックの3次元構造体の作製と配置を実現する工場を構築するため、その要素技術であるナノブロックの輸送と配置についての科学・技術基盤を確立することを目的としている。具体的には、ナノブロックとしてナノ粒子を用い、ナノ粒子がプラズマ中で帯電することを利用して、その収束ビームとビーム走査を実現するとともに、プラズマ異方性製膜を応用し、ナノ粒子の大量輸送と基板平面上の微細構造への自由な配置を実現する。今年度は、ナノ粒子の輸送と基板への配置の制御について研究を行った。
まず、水素プラズマとカーボン壁の相互作用で発生した1ミクロン以下のナノ粒子を5つの基板へ同時に-80Vから+20Vの範囲で違うバイアス電圧を印加して、粒子の基板へのフラックス量を測定したところ、4x10^4m^<-2>s^<-1>から4x10^6m^<-2>s^<-1>へ増加した。この結果は基板への局所的なバイアスにより、ナノ粒子の輸送を局所的に制御できることを示している。
次に、ナノ粒子の基板表面での付着確率を明らかにするため、振幅変調放電を用いて、ナノ粒子をトレンチ基板へと高速輸送し、堆積形状を測定した。振幅変調あり・なしの場合のトレンチ上面と底面の膜圧費のアスペクト比依存性を計測した。振幅変調なしと比べると振幅変調ありが、膜厚比が大きい。膜厚比から推定した付着確率は振幅変調ありの場合の付着確率が変調なしに比べて大きく、かつアスペクト比の増加とともに、付着確率が減少する傾向にあった。本来付着係数はアスペクト比に依存しない。ナノ粒子が電場やイオン抗力の影響を受けたためにみかけの付着係数が影響をけたことが考えられる。この結果は、振幅変調を用いることで、微細構造へのナノ粒子の輸送制御が可能であることを示唆している。

Research Products

• [Journal Article] Effects of Ar Addition on Breakdown Voltage in a Si(CH_3)_2(OCH_3)_2 RF Discharge (2010)
  • Author(s): G.Uchida, S.Nunomura, H.Miyata, S.Iwashita, D.Yamashita, H.Matsuzaki, K.Kamataki, N.Itagaki, K.Koga, M.Shiratani
  • Journal Title: Proceedings of IEEE TENCON 2010 Pages: 2199-2201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Carbon Dust Particles Generated Due to H_2 Plasma-Carbon Wall Interaction (2010)
  • Author(s): H.Miyata, K.Nishiyama, S.Iwashita, H.Matsuzaki, D.Yamashita, G.Uchida, N.Itagaki, K.Kamataki, K.Koga, M.Shiratani, N.Ashikawa, S.Masuzaki, K.Nishimura, A.Sagara LHDexperimentalGroup
  • Journal Title: Proceedings of 63^<rd> Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas Pages: CTP.00114
• [Presentation] Transport control of carbon nanoparticles in H_2 helicon disaharges by biasing wall potential (2011)
  • Author(s): 古閑一憲, 西山勝雄士, 白谷正治
  • Organizer: 次世代核融合装置に向けたダスト問題に関する研究会
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所,土岐市
  • Year and Date: 2011-03-18
• [Presentation] Flux measurements of carbon dust particles towards biased substrates in H_2 helicon discharge plasmas (2011)
  • Author(s): K.Nishiyama, H.Miyata, D.Yamashita, K.Kamataki, G.Uchida, N.Itagaki, K.Koga, M.Shiratani
  • Organizer: The 12^<th> International Workshop on Advanced Plasma Processing and Diagnostics
  • Place of Presentation: 九州大学,福岡市
  • Year and Date: 2011-01-06
• [Presentation] 水素プラズマとグラファイトとの相互作用により発生したダストのフラックスの壁電位依存性 (2010)
  • Author(s): 西山雄司, 宮田大嗣, 山下大輔, 鎌滝晋礼, 内田儀一郎, 板垣奈穂, 古閑一憲, 白谷正治
  • Organizer: プラズマ・核融合学会九州・沖縄・山口支部第14回支部大会
  • Place of Presentation: 九州大学,福岡市
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] Effects of Ar Addition on Breakdown Voltage in a Si(CH_3)_2(OCH_3)_2 RF Discharge (2010)
  • Author(s): G.Uchida, S.Nunomura, H.Miyata, S.Iwashita, D.Yamashita, H.Matsuzaki, K.Kamataki, N.Itagaki, K.Koga, M.Shiratani
  • Organizer: IEEE TENCON 2010
  • Place of Presentation: 福岡国際センター,福岡市
  • Year and Date: 2010-11-22
• [Presentation] In-Situ Collection of Dust Particles Produced Due to Interaction between Helicon Discharge Plasmas and Graphite on Substrates with Bias Voltage (2010)
  • Author(s): 白谷正治, 古閑一憲, 他12名
  • Organizer: 11th Workshop on Fine Particle Plasmas
  • Place of Presentation: 核融合科学研究所,土岐市
  • Year and Date: 2010-11-20
• [Presentation] Manipulation of Nano-Objects Using Plasmas for a Plasma Nano-Factory (2010)
  • Author(s): M.Shiratani, K.Koga, 他3名
  • Organizer: The 11th Asia Pacific Physics Conference
  • Place of Presentation: 上海,中国
  • Year and Date: 2010-11-14
• [Presentation] Deposition of Nanoparticles Using Substrate Bias Voltage (2010)
  • Author(s): K.Koga, H.Miyata, G.Uchida, K.Kamataki, N.Itagaki, M.Shiratani, A.Ashikawa, K.Nishimura, A.Sagara, LHDexperimentalGroup
  • Organizer: 23^<rd> International Microprocesses and Nanotechnogy Conference
  • Place of Presentation: リーガロイヤルホテル小倉,小倉市
  • Year and Date: 2010-11-11
• [Presentation] Rapid Transport of Nano-Particles as a Key Technology for Fabrication of Quantum-dot Solar Cells (2010)
  • Author(s): K.Nishiyama, K.Koga, M.Shiratani, 他3名
  • Organizer: Third International Workshop on Thin Film Silicon Solar Cells
  • Place of Presentation: ANAホテル長崎,長崎市
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] Carbon Dust Particles Generated Due to H_2 Plasma-Carbon Wall Interaction (2010)
  • Author(s): H.Miyata, K.Nishiyama, S.Iwashita, H.Matsuzaki, D.Yamashita, G.Uchida, N.Itagaki, K.Kamataki, K.Koga, M.Shiratani, N.Ashikawa, S.Masuzaki, K.Nishimura, A.Sagara, LHDexperimentalGroup
  • Organizer: 63^<rd> Annual Gaseous Electronics Conference and 7th International Conference on Reactive Plasmas
  • Place of Presentation: パリ,フランス
  • Year and Date: 2010-10-05
• [Presentation] 水素プラズマとグラファイトの相互作用で発生したダストの壁へのフラックスに対する壁電位の影響 (2010)
  • Author(s): 宮田大嗣, 古閑一憲, 白谷正治, 他11名
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学,長崎市
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Control of Nano-Block Transport Using Amplitude Modulated Pulse RF Discharges (2010)
  • Author(s): 岩下伸也, 古閑一憲, 白谷正治, 他2名
  • Organizer: 20th European Conference on the Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases
  • Place of Presentation: ノビサダ,セルビア
  • Year and Date: 2010-07-15
• [Presentation] Flux Measurements of Dust Particles during Hydrogen Discharges in LHD (2010)
  • Author(s): 岩下伸也, 古閑一憲, 白谷正治, 他7名
  • Organizer: The 19th International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices
  • Place of Presentation: サンディエゴ,アメリカ
  • Year and Date: 2010-05-25
• [Book] Industrial Plasma Technology Chapter 31. Title : "Nano-block Assembly Using RF Discharge with Amplitude Modulation" (pp.377-383) (2010)
  • Author(s): S.Iwashita, H.Mityata, K.Koga, M.Shiratani
  • Total Pages: 7
  • Publisher: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.