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パルス電力技術を用いた両極性パルスイオン加速器の開発とパルスイオン注入技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 15H03961
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関富山大学

研究代表者

伊藤 弘昭  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (70302445)

研究分担者 大橋 隼人  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 講師 (60596659)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2015年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
キーワードパルス重イオンビーム / 両極性パルス加速器 / パルス電力技術 / パルスイオン注入 / レーザーイオン源 / 両極性パルス加速 / 超極性パルス加速器 / 炭化ケイ素 / パルスイオン注入法
研究成果の概要

次世代半導体デバイス作製における新しいパルスイオン注入法の実現に向けた知見を得るために、窒素イオンビームに対しては高純度パルス重イオンビーム発生技術である両極性パルス加速技術の開発を行い、半導体材料へのビーム照射効果を調査した。最適条件に近づくと窒素イオン純度が向上しており、両極性パルス加速技術を実証できた。また、パルスアルミニウムレーザーイオン源の開発を行い、イオン電流密度のレーザー波長、レーザー入射角度、レーザーの偏光依存性などを調べ、ショットの再現性は安定していることがわかった。窒素イオンビームによる材料照射実験では、まだ確証不足であるがイオン注入効果と思われる興味深い結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

パルス電力技術を用いた両極性パルス加速技術の開発は、従来のパルスイオンビーム技術の欠点であるビーム純度向上を実現でき、炭化ケイ素に代表される次世代省エネ半導体デバイスを作製するために必要な集積化技術の1つである新しいパルスイオン注入法の基礎実験を行える点で重要な技術である。また、半導体材料へのパルスイオンビーム照射実験はパルスイオン注入法の技術開発につながる重要な結果であり、超低損失半導体デバイスの普及促進し、低炭素社会実現に期待できる。この技術はパルスイオンビームの材料表面改質などの材料プロセス技術への応用が可能となり、新しい機能を持った材料開発が期待できる点でも意義がある。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (54件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (51件) (うち国際学会 12件)

  • [雑誌論文] Study on 2-Stage Acceleration of Pulsed Heavy Ion Beam using Bipolar Pulse Voltage2018

    • 著者名/発表者名
      T.Honoki, H.Ito
    • 雑誌名

      Research Report NIFS-PROC

      巻: 110 ページ: 46-50

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Output Evaluation of Microwave Pulse Emitted from Axially-Extracted Vircator with Resonance Cavity2018

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura, M.Teramae, F.Niwa, H.Ito
    • 雑誌名

      Research Report NIFS-PROC

      巻: 110 ページ: 55-60

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A Versatile Laminar Flow Atmospheric Pressure Plasma Jet Using a Double Coaxial Glass Tube2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ohashi, K. Oyama, T. Mitani, K. Naiki, T. Nakayama, H. Ito
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE

      巻: 45 号: 9 ページ: 2481-2485

    • DOI

      10.1109/tps.2017.2731898

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高強度パルス重イオンビーム発生を目的とした両極性パルス加速器の開発2019

    • 著者名/発表者名
      寺田 匡志,石田 治康,伊藤 弘昭
    • 学会等名
      平成30年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ波効率改善に向けた仮想陰極発振器における多重共振器構造の効果2019

    • 著者名/発表者名
      丹羽 郁弥,小山田 航,伊藤 弘昭
    • 学会等名
      平成30年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器におけるパルス重イオンビームの2段加速の実証2019

    • 著者名/発表者名
      寺田匡志,石田治康,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反射三極管型仮想陰極発振器における出力マイクロ波電力測定と電極構造依存性2019

    • 著者名/発表者名
      春木亮太朗,田中稜大,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Energy evaluation of pulsed heavy ion beam in bipolar pulse accelerator2018

    • 著者名/発表者名
      S.Terada, T.Honoki, H.Ito
    • 学会等名
      7th Euro-Asian Pulsed Power Conference & 22nd International Conference on High-Power Particle Beams
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of microwave pulse emitted from multistage axially-extracted vircator with reflectors2018

    • 著者名/発表者名
      F.Niwa, T.Sato, H.Ito
    • 学会等名
      7th Euro-Asian Pulsed Power Conference & 22nd International Conference on High-Power Particle Beams
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-stage acceleration of intense pulsed heavy ion beam by bipolar pulse accelerator2018

    • 著者名/発表者名
      M. Terada, H. Ishida, H. Ito
    • 学会等名
      2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decomposition of methylene blue by laminar gas-fed atmospheric pressure plasma jet using double coaxial glass tube2018

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, H. Ito
    • 学会等名
      2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of high power microwave from multistage axial virtual cathode oscillator for efficiency enhancement2018

    • 著者名/発表者名
      F. Niwa, W. Oyamada, T. Sato, H. Ito
    • 学会等名
      2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器実証に向けたパルス重イオンビームのエネルギー評価2018

    • 著者名/発表者名
      寺田匡志,石田治康,朴木太郎,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] MOSFETを用いた多段繰り返し型高電圧パルス発生装置の開発2018

    • 著者名/発表者名
      松本亮太,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器のマイクロ波変換効率に対する電極材料および多重共振器構造の効果2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽郁弥, 佐藤友哉,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反射三極管型仮想陰極発振器を用いたマイクロ波の特性と発生条件2018

    • 著者名/発表者名
      春木亮太朗,青木希,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器におけるパルス重イオンビームのエネルギー評価2018

    • 著者名/発表者名
      寺田匡志, 朴木太郎, 山本晃平, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器のマイクロ波変換効率改善に 向けた電極形状の効果と共振器の多段化2018

    • 著者名/発表者名
      丹羽 郁弥,中村 吏,佐藤 友哉, 伊藤 弘昭
    • 学会等名
      平成30年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bipolar Pulse Accelerator for High-Purity Intense heavy Ion Beam2017

    • 著者名/発表者名
      T.Honoki, K.Okajima, H.Ito
    • 学会等名
      2017 IEEE International Pulsed Power Conference
    • 発表場所
      Hilton Brighton Metropole, UK
    • 年月日
      2017-06-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器におけるパルス重イオンビームの2段加速実験2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,今井嘉生,伊藤弘昭
    • 学会等名
      電気学会プラズマ/パルスパワー/放電合同研究会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学
    • 年月日
      2017-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高強度パルス窒素イオンビーム発生用両極性パルス加速器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,今井嘉生,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年電気学会全国大会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高強度パルス重イオンビーム発生を目的とした両極性パルス加速器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,今井嘉生,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2017-01-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器におけるパルス重イオンビームの2段加速実験2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎, 今井嘉生, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 共振器を用いた仮想陰極発振器によるマイクロ波電力と電極材料の影響2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽郁弥, 寺前元裕,中村吏, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      電気学会プラズマ・パルスパワー・放電合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bipolar Pulse Accelerator for High-Purity Intense heavy Ion Beam2017

    • 著者名/発表者名
      T.Honoki, H.Ito
    • 学会等名
      21th International Pulsed Power Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Propagation characteristics of plasma ballet in laminar gas-fed atmospheric pressure plasma jet using double coaxial glass tube2017

    • 著者名/発表者名
      T.Mitani, K.Okada, K.Oyama, H.Ito
    • 学会等名
      21th International Pulsed Power Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Studies on Cathode Material Dependence of Mirowave Power in Axially-Extracted Vircator with Resonance Cavity2017

    • 著者名/発表者名
      M.Teramae, F.Niwa, T.Nakamura, H.Ito
    • 学会等名
      21th International Pulsed Power Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器のインピーダンス条件変更に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎, 寺田匡志, 山本晃平, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器における放射マイクロ波のカロリーメータを用いた電力評価2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽郁弥, 寺前元裕,中村吏, 春木亮太朗, 佐藤友哉, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二重同軸ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットにおけるプラズマビュレットの伝搬特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      三谷哲太, 渡辺和樹, 岡田一樹, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルス重イオンビームの初段加速実験2017

    • 著者名/発表者名
      山本晃平,朴木太郎,寺田匡志,伊藤弘昭
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器により放射されるマイクロ波の電力評価2017

    • 著者名/発表者名
      佐藤友哉,丹羽郁弥,寺前元裕,中村吏,伊藤弘昭
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 異種ガス供給構造ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットの特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      三谷哲太,渡辺和樹,伊藤弘昭
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器におけるパルス重イオンビーム評価2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,寺田匡志,山本晃平,伊藤弘昭
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カソード材料と電極構造の共振器を用いた仮想陰極発振器からのマイクロ波電力への影響2017

    • 著者名/発表者名
      丹羽郁弥, 寺前元裕,中村吏, 春木亮太朗, 佐藤友哉, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 高強度パルス重イオンビーム発生を目的とした両極性パルス加速器の開発2017

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,寺田匡志,山本晃平,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反射三極管型仮想陰極発振器を用いたマイクロ波発生と電極形状の影響2017

    • 著者名/発表者名
      三谷哲太,渡辺和樹,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器における電極構造に対するマイクロ波電力の評価2017

    • 著者名/発表者名
      中村史,丹羽郁弥,佐藤友哉,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反射三極管型仮想陰極発振器を用いたマイクロ波発生と電極形状の影響2017

    • 著者名/発表者名
      青木希,春木亮太朗,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成29年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルス重イオンビームの発生2016

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,今井嘉生,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      原子衝突学会第41回年会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2016-12-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bipolar Pulse Accelerator with Gas Puff Plasma Gun for High-Purity Intense heavy Ion Beam2016

    • 著者名/発表者名
      T.Honoki, K.Okajima, H.Ito
    • 学会等名
      6th Euro-Asian Pulsed Power Conference with the 21st International Conference on High-Power Particle Beams
    • 発表場所
      Estoril Congress Center, Portugal
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器 両極性パルス加速器における高強度パルス重イオンビームに関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,今井嘉生,大橋隼人, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • 発表場所
      福井工業大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Characteristics of pulsed heavy ion beam produced by bipolar pulse accelerator with gas puff plasma gun2016

    • 著者名/発表者名
      T.Honoki, K.Okajima, H.Ohashi, H.Ito
    • 学会等名
      18th International Congress on Plasma Physics
    • 発表場所
      Kaohsiung Exhibition Center, Taiwan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of pulsed heavy ion beam produced by bipolar pulse accelerator with gas puff plasma gun2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Honoki, Keito Okajima, Hayato Ohashi, Hiroaki Ito
    • 学会等名
      18th International Congress on Plasma Physics (ICPP 2016)
    • 発表場所
      Kaohsiung Exhibition Center, Taiwan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルスイオンビーム生成と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,岡島慧人,伊藤弘昭,大橋隼人
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高出力化に向けた共振器を利用した仮想陰極発振器の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中村 吏,青木 希,山森愁一郎,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二重同軸ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットの分光測定による特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      三谷哲太,大山耕平,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速による高強度パルス重イオンビームの特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      岡島慧人,朴木太郎,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-01-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 二重同軸管を使用した大気圧プラズマジェットの特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      大山耕平,三谷哲太,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-01-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高純度パルス重イオンビーム発生を目指した両極性パルス加速器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      今井嘉生,朴木太郎, 大橋隼人, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      2016年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] プラズマガンを用いた両極性パルス加速の開発に向けたイオン源評価2015

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎, 岡島慧人, 大橋隼人, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      2015年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2015-11-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルス重イオンビームの特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,岡島慧人,伊藤弘昭,大橋隼人
    • 学会等名
      平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 仮想陰極発振器によるマイクロ波放射の共振器構造依存性2015

    • 著者名/発表者名
      篠川尚吾,中村吏,青木希,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分光計測による二重同軸ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットの特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      大山耕平,三谷哲太,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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