Diode-rectified AC arc source for diatomite-derived porous silicon formation
| Project/Area Number |
22K03587
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14030:Applied plasma science-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
田中 学 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10707152)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (40191770)
茂田 正哉 東北大学, 工学研究科, 教授 (30431521)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 熱プラズマ / プレーナージェット / ポーラスシリコン / 変動 / アーク放電 / 多電極 / 交流アーク / ダイオード整流 / ポーラスSi / 珪藻土 |
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| Outline of Research at the Start |
ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状（プレーナー）熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御することで，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイオード整流多電極アーク源を用いた平板状熱プラズマ流を発生・制御し，還元性ラジカルを高速照射することで，珪藻土由来のポーラスSiの大量合成手法確立を目指す．周波数変調交流を基としたダイオード整流多電極アーク源を開発し，プレーナー熱プラズマ流を生成・制御し，再結合による活性ラジカルの不活化を抑制し，低温基板への超高速ラジカル照射を達成する．変調周波数に対応可能な高速度可視化システムを用いた(i)プラズマ物理量（温度，ラジカル濃度）の精密計測．(ii)流れ場の可視化に加えて，(iii)数値流体解析を併用することで，新規なプラズマ流の理解・制御を行なう．
サブテーマI（つくる）：2022年度は，ダイオード整流他電極アークによる熱プラズマ発生装置にインバータ回路の組み込みを行い，プラズマ流の発生周波数の変調を試みる．
サブテーマII（みる）：2022年度は，熱プラズマ流の温度場の可視化を試みた．まずはプラズマガスであるアルゴンの発光線スペクトルを用いることで，プラズマジェットの温度が5000～10000 Kの範囲内で変動することが明確になった．さらに，アーク変動現象にまで着目したプラズマ均一性の評価手法の構築に成功した．
サブテーマIII（つかう）：2022年度は当初予定していなかったが，試行的にSi平板処理を処理を試みた．
以上のように確立した革新的熱プラズマ源を用いることで，珪藻土由来のポーラスSiの大量製造手法を確立し，リチウムイオン電池への応用展開を目指す．
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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
本研究は概ね順調に進行している．サブテーマIについては，インバータの施行に若干の呉が出ているものの，サブテーマIIは想定以上に順調に進行していることに加え，サブテーマIIIも想定より早くSi基板処理の実施に成功している．以上の進捗を鑑み，概ね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き３つのサブテーマに基づき研究を進める．
サブテーマI：周波数変調インバータを組み込み，プレーナー熱プラズマ流における駆動周波数の影響を評価する．サブテーマIIの適切なプラズマ生成条件の検討と相互検討する．
サブテーマII：引き続き，プラズマ場の評価を進めることで，適切なプラズマ生成条件，材料処理条件の検討を進める．
サブテーマIII：サブテーマI，IIの知見を鑑みSi系ポーラス材料の生成条件の検討を進める．
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
