2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of in-liquid plasma jet production method and synthesis of diamond semiconductor crystal
| Project/Area Number |
20K05170
|
|---|
| Research Institution | Ehime University |
|---|
Principal Investigator |
豊田 洋通 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00217572)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | プラズマジェット加工 / 液中プラズマ / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
前年度製作した磁場を用いた回転アークプラズマ発生電極を用いて，ダイヤモンド合成を試みた。プラズマの安定度は飛躍的に向上したが，プラズマの温度が高く（10000℃程度）基板の温度勾配が激しくなるため，Si基板においては，熱応力で破壊されるという現象が多発した。高い温度勾配でも耐える基板として，ステンレス鋼基板を選定し，ダイヤモンド合成実験を行った。アークプラズマは，磁場により安定しているが，温度勾配が激しいため，基板温度コントロールが非常に難しいことがわかった。また，成膜前のArガスに対し，原料ガスの放電電圧が非常に高く，微量コントロールしてArキャリアガスに混ぜないとアークプラズマが不安定になってしまう欠点が発見された。ステンレス鋼基板では，基板温度の安定化が成功し，実験が行えることがわかった。結晶性の炭素物質が安定に合成できることはわかったが，ダイヤモンド結晶はまだ合成不可能であった。比較実験として，マイクロ波液中プラズマによるダイヤモンド合成実験も行った。副次的な成果として，マイクロ波液中プラズマによって，ステンレス鋼上にダイヤモンドを直接合成できることがわかり，特許申請を行った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ下での実験制限が多発し，実験回数に限りが生じたことが原因である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
基板温度の安定化と，アークプラズマの安定化が当面の課題であり，安定にダイヤモンド合成できなかった。次年度は一つは，高濃度の原料ガスでもアークプラズマが安定するような細いノズル電極の開発を試みる。また，基板距離を精密にコントロールできるマニュピュレーターを導入する。
|
| Causes of Carryover |
残額がわずかに生じた。コロナ下で学会参加ができなかったため，来年度の学会参加費とする。
|
