2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of multi-charged ion microbeam system for high-mix low-volume production of power semiconductors
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20K04219
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
浅地 豊久 新居浜工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70574565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 翼 大島商船高等専門学校, 電子機械工学科, 准教授 (10390501)
太田 孝雄 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (80353267)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ECRイオン源 / イオンビーム / マグネシウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の実施予定は、１．イオンビームを質量分離するウィーンフィルタの通過電流および分解能向上、２．アルミニウム蒸発源の開発、３．アルミニウム多価イオンビームの生成であった。
まず、ウィーンフィルタの性能向上を目指して、3次元電磁場解析を用いてイオンビーム引出電極の設計見直しを行った。その結果、現状の電極間隔20mmよりも35ー45mmの場合にイオンビームの直進性が向上することが分かった。これを検証するため、電極間隔を38mmに変更し、集束レンズを使用せずに直進するビーム電流量を測定した。その結果、ビーム電流を測定するファラデーカップに到達した電流量が1.5倍に増加した。次に、このイオンビームをウィーンフィルタに導入し、質量分離実験を行った。通過するアルゴン1価の電流量は約500nAとなり、引出電極改造前の約2倍となった。また、2価との分離もピークが重なっておらず、改造前に比べて良好な結果となった。
２つ目のアルミニウム蒸発源は、当初の発案通り真空容器のサイドポートから導入する装置を製作した。以前の実験で1000℃程度から蒸発することが分かっており、蒸発源の昇温は確認した。ただし、装置ダメージを考慮して、低温から実験できるように今年度は600℃付近で蒸発するマグネシウムを使用し、十分な蒸発を確認した。
３つ目のアルミニウム多価イオンビームの生成については、スパッタ源等を使用して60nAを確認した。今回開発した蒸発源では、２にも述べたとおりマグネシウムで実験を行った。この結果、最高800nAのビーム電流を確認した。uAオーダーが目標のため、今後蒸発源の改良を検討する。マグネシウムの２価のイオンに関しては、H2Oから生成されるピークに埋もれるため確認できなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画では、2021年度までにイオン源の2.45GHz化、蒸発源の開発、ウィーンフィルタの性能向上を行う予定であった。これに対して、ほぼ予定通り進んでいる。アルミニウム多価イオンビーム生成については、蒸発の容易なマグネシウムを先行して行うこととしたため、その部分で少し遅れているが、全体的にはほぼ予定通りと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も予定通り、アルミニウム多価イオンビーム生成およびガラスキャピラリーを用いたマイクロビーム化を行う予定である。ただし、新居浜高専で装置を設置していた機械棟、また比較実験を行う予定であった大島商船高専の電子棟が2022年度改修工事のため使えなくなる。よって、実験の進捗はほぼ期待できないため、2022年度は引出電極やウィーンフィルタのシミュレーションを中心に研究を進め、2023年度までの研究期間延長申請を行い、2023年度にマイクロビーム等の実験を実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
アルミニウム蒸発源の改良および質量分離の比較実験に使用する消耗品の購入を2022年度に考えているため。
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[Journal Article] Verification for Aluminum Multi-Charged Ions Generation Using ECR Ion Source2021
Author(s)
Seitatsu Onosaka, Syotaro Oue, Taku Shinohara, Tsubasa Nakamura, Daichi Ishii, Syo Itimiya, Shiori Kobayashi, Hiroya Uyama, Suzuka Fujita, Ayumu Inagaki, Toyohisa Asaji, Kazumasa Takahashi, Toru Sasaki, Takashi Kikuchi
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Journal Title
Transactions on GIGAKU
Volume: 8
Pages: 08004-1-08004-8
Peer Reviewed
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