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炭素系機能性材料作製最適化のためのカーボンプラズマプルーム計測

研究課題

研究課題/領域番号 13680560
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 プラズマ理工学
研究機関熊本大学

研究代表者

池上 知顯 (池上 知顕)  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (20136518)

研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2001年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワードレーザアブレーション / レーザ誘起蛍光法 / C_2分子 / カーボンナノチューブ / パルスレーザ堆積法 / ドップラー幅 / DLC
研究概要

KrFエキシマレーザ(λ=248nm)およびYAGレーザ第二高調波(λ=532nm)を用い,真空中でグラファイトターゲットをアブレーションし,カーボンプラズマプルーム生成した。プルーム中のC_2密度分布,C原子,C^+密度をそれぞれ2D-LIF法,スペクトル吸収法,イオンプローブ法により計測し,以下のことが明らかとなった。
1)KrFレーザのアブレーションによって放出される炭素原子やイオンは高い電子励起状態にあり,イオンはアブレーション後早い時刻(<100ns)に再結合放射を行う。レーザフルエンスとともにカーボンイオンの生成が増加する。
2)Nd:YAGではプルームからの発光は主にC, C^+によるもので,放出されるC, C^+, C_2分子はレーザフルエンスとともに増加する。
3)KrFレーザによって放出されるC_2分子はNd:YAGレーザの場合より高い温度となる。波長の長いNd:YAG基本波によるC, C^+やC_2の生成は,主にレーザによるターゲットの加熱・蒸発によるものと考えられる。
Ni含有グラファイトコンポジットをArガス500Torr中でYAGレーザ第二高調波でアブレーションし,カーボンナノチューブ作製条件における,プラズマプルームの発光分光計測を行った。レーザフルエンスが高い場合,C, C_2, C^+, C^<2+>などの炭素種とともに多数のAr, Ni原子線が観測されたが,低フルエンスではArからの発光が小さく,ターゲットから放出される粒子のエネルギーが小さいことを示している。また,アブレーション後,約400nsではほとんどの炭素種からの発光が無くなるのに対し,Ni原子からの発光は持続し,励起状態のNi原子が長い時間存在することがわかった。レーザミー散乱法によるアブレーション後の微粒子の形成過程を観察し,数百μs後にターゲット近傍で生成された粒子は約7m/sの初速度で移動し,急速に運動エネルギーを失いつつ,数十ms以降も渦を形成しながら拡散することがわかった。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (9件)

  • [文献書誌] T.Ikegami, S.Ishibashi, Y.Yamagata, K.Ebihara, R.K.Thareja, J.Narayan: "Spatial Distribution of Carbon Species in Laser Ablation of Graphite Target"J.Vacuum Science & Technology A. 19・4. 1304-1307 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 青木振一, 大島多美子, 池上知顯, 蛯原健治: "アンモニア雰囲気ガスを用いたパルスレーザプロセスによるCNx薄膜の作製"電気学会論文誌A. 122・4. 398-403 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 池上知顕, 一野克憲, 内山 誠, 蛯原健治: "真空中のレーザアブレーションにより生成されたカーボンプラズマプルームの計測"電気学会論文誌C. 123・2. 234-240 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ikegami, S. Ishibashi, Y. Yamagata, K. Ebihara, R.K. Thareja, J. Narayan: "Spatial Distribution of Carbon Species in Laser Ablation of Graphite Target"Journal of Vacuum Science and Technology A. Vol. 19, No. 4. 1304-1307 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Aoqui, T. Ohshima, T. Ikegami, K. Ebihara: "Preparation of the Carbon Nitride Thin Films using NH_3 Ambient Gas by Pulsed Laser Process"Trans. IEE Japan. Vol. 122-A, No. 4. 398-403 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Ikegami, K. Ichino, M. Uchiyama, K. Ebihara: "Diagnostics of the Carbon Plasma Plume Produced by Laser Ablation of Graphite in Vacuum"IEEJ Trans. EIS. Vol. 123, No. 2. 234-240 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 池上知顕, 一野克憲, 内山 誠, 蛯原健治: "真空中のレーザアブレーションにより生成されたカーボンプラズマプルームの計測"電気学会論文誌C. 123巻2号. 234-240 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ikegami, S.Ishibashi, Y.Yamagata, K.Ebihara, R.K.Thareja, J.Narayan: "Spatial Distribution of Carbon Species in Laser Ablation of Graphite Target"Journal of Vacuum Science and Technology A. Vol.9, No.4. 1304-1307 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ikegami, T.Ohshima, M.Nakao, S.Aoqui, K.Ebihara: "Impression of High Voltage Pulses on Substrate in Pulsed Laser Deposition"Journal of Vacuum Science and Technology A. Vol.19, No.6. 2737-2740 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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