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マイクロプラズマ散逸ソリトンの周期配列の可変化とプラズマフォトニック結晶への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K03597
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分14030:プラズマ応用科学関連
研究機関岩手大学

研究代表者

向川 政治  岩手大学, 理工学部, 教授 (60333754)

研究分担者 鎌田 貴晴  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードマイクロプラズマ / 自己組織化 / 散逸ソリトン / プラズマフォトニック結晶 / 容量結合方式 / プラズマ / フォトニック結晶 / 構造可変化
研究成果の概要

本研究では、屈折率の周期構造をマイクロプラズマの自己組織化で実現し、プラズマフォトニック結晶の実現方法として提案する。放電の六角格子構造の可変制御について研究を行い、以下の成果を得た。
1.可変コンデンサを直列接続する方式で、マイクロギャップ誘電体バリア放電の自己組織構造の可変制御を行った。容量を連続的に変化させることで放電の六角格子構造の格子定数は連続的に変化し、0.59-0.95 mmの範囲で連続的に制御可能である。
2.六角構造の格子定数は、駆動周波数100~300 kHz、ガス流量0~0.5L/minの条件の下で、破壊時のギャップ電圧とほぼ1対1対応にある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、電磁波制御デバイスとしてのプラズマフォトニック結晶を研究することを通じて、電磁場がプラズマ自己組織化に及ぼす相互作用の学理を探求することに意義がある。本研究期間内では、誘電体バリア放電の散逸ソリトン(フィラメントと呼ばれている円形の小さいプラズマ)の配列を変化させる方法を提案し、その制御性や制御機構を実験・理論の両面から明らかにすることを目標とした。放電セルに直列に可変コンデンサを接続するという比較的単純な方法で複雑な自己組織化現象が制御できたのを目視で確認できたのは、サイエンスに興味のある人々に面白いと感じていただけるものと考える。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Characteristics of self-organized structure in microgap dielectric barrier discharge at atmospheric pressure2021

    • 著者名/発表者名
      H. Sato, S. Murakami, S. Mukaigawa, K. Takahashi, K. Takaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 49 号: 1 ページ: 91-97

    • DOI

      10.1109/tps.2020.3015280

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparison of Plasma Characteristics of High-Power Pulsed Sputtering (HPPS) Glow Discharge and Hollow-Cathode Discharge2021

    • 著者名/発表者名
      S. Abe, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki, and K. Yukimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 1 ページ: 15501-15501

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abcd78

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Silicon wafer etching by pulsed high-power inductively coupled Ar/CF4 plasma with 150 kHz band frequency2020

    • 著者名/発表者名
      Yuma Saito, Kodai Shibata, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki, Ken Yukimura, Hisato Ogiso, Shizuka Nakano
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SH ページ: SHHE04-SHHE04

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab75b7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ファラデーシールドを用いたE モード誘導結合プラズマの空間分布の制御2021

    • 著者名/発表者名
      三浦廉, 鎌田貴晴, 高橋克之, 高木浩一, 向川政治
    • 学会等名
      第38回プラズマプロセシング研究会(SPP-38)/第33回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-33)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電における自己組織パターンの時間発展の反応拡散方程 式に基づく数値解析2021

    • 著者名/発表者名
      村上創, 佐藤秀樹, 高橋克幸, 高木浩一, 向川政治
    • 学会等名
      第38回プラズマプロセシング研究会(SPP-38)/第33回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-33)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パルス大電力ペニング放電の電気的特性2020

    • 著者名/発表者名
      阿部星輝,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村建
    • 学会等名
      電気学会誘電・絶縁材料/放電・プラズマ・パルスパワー/高電圧合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 容量結合方式による誘電体バリア放電の自己組織化 構造の連続制御2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤秀樹,村上創,小國恭平,向川政治, 高木浩一,高橋克幸
    • 学会等名
      電気学会令和元年基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応拡散方程式に基づく容量結合方式誘電体バリア 放電における格子定数の計算2019

    • 著者名/発表者名
      村上創,佐藤秀樹,高橋克幸,向川政治, 高木浩一
    • 学会等名
      電気学会令和元年基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 擬火花放電プラズマCVD法によるDLC膜特性に及 ぼす基板バイアスの効果2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤一真,武田一希,中村嘉孝,渡部政行,向川政 治,鎌田貴晴
    • 学会等名
      電気学会令和元年基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of Plasma Parameters and Mode Transition in Inductively Coupled Plasma with Hydrogen&Oxygen gases2019

    • 著者名/発表者名
      武田一希,佐藤一真,渡辺政行,向川政治, 鎌田貴晴,中村嘉孝
    • 学会等名
      電気学会令和元年基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 150kHz帯大電力バースト型誘導性結合Ar/CF4プラズマを用いたシリコンウエハエッチング2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄真,柴田晃大,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村建,小木曽久人,中野禅
    • 学会等名
      電気学会令和元年基礎・材料・共通部門大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] オージェ放出を考慮した誘電体バリアからの二次電子放出係数の温度依存性の理論計算2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤亮,佐藤優,増山静香,向川政治,高木浩一
    • 学会等名
      2019年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Deposition of DLC films using HiPIMS driven by spiker-sustainer pulses2019

    • 著者名/発表者名
      阿部星輝,高橋睦美,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村建
    • 学会等名
      2019年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ファラデーシールドが及ぼす誘導結合プラズマのEモード抑制への影響2019

    • 著者名/発表者名
      三浦廉, 松原翔, 鎌田貴晴, 向川 政治, 高木浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] LiNbO3レーザ干渉計における出力光波形の振幅変動とプラズマ環境下基板温度測定2019

    • 著者名/発表者名
      西内祐哉, 鈴木悠介, 向川政治, 高木浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Characteristics of HiPIMS plasma driven by spiker-sustainer pulses for DLC deposition2019

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, S. Abe, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki, Ken Yukimura
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG), 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Silicon wafer etching by burst-mode high-power ICP with 150 kHz frequency band2019

    • 著者名/発表者名
      K. Shibata, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki, Ken Yukimura
    • 学会等名
      XXXIV International Conference on Phenomena in Ionized Gases (XXXIV ICPIG), 10th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-10)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Tuning E-mode discharge in inductively coupled plasma using an external capacitor2019

    • 著者名/発表者名
      K. Matsubara, R. Miura, T. Kamada, K. Takahashi, S. Mukaigawa, K. Takaki
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-11)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Tunable self-organized structure of dielectric barrier discharge by using capacity coupling2019

    • 著者名/発表者名
      Hideki Sato, Sou Murakami, Seiji Mukaigawa, Katsuyuki Takahashi, Koichi Takaki
    • 学会等名
      11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-11)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電における二次電子放出係数の活性化エネルギー2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤 優, 増山 静香, 向川 政治, 高橋 克幸, 高木 浩一
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセシング研究会(SPP-36)/第31回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-31)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ケイ酸ビスマス結晶を用いた斜め入射方式による表面電荷測定法2019

    • 著者名/発表者名
      釜渕靖大, 鎌田貴晴, 高橋克幸, 向川政治, 高木浩一
    • 学会等名
      第36回プラズマプロセシング研究会(SPP-36)/第31回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-31)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] BSO結晶を用いた斜め入射方式による表面電荷測定2019

    • 著者名/発表者名
      釜渕靖大、高橋克幸、向川政治、高木浩一、鎌田貴晴
    • 学会等名
      平成30年度核融合科学研究所共同研究形式研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CharacteristicsofHiPIMSDrivenbySpiker-sustainerPulsesforDLCDeposition2019

    • 著者名/発表者名
      Koichi Takaki, Mutsumi Takahashi, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa and Ken Yukimura
    • 学会等名
      ISPlasma2019/IC-PLANTS2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SiliconWaferEtchingbyBurst-modeHigh-powerICPwith150kHzFrequencyBand2019

    • 著者名/発表者名
      Kodai Shibata, Yuma Saito, Katsuyuki Takahashi, Seiji Mukaigawa, Koichi Takaki, Ken Yukimura, Hisato Ogiso and Shizuka Nakano
    • 学会等名
      ISPlasma2019/IC-PLANTS2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 150 kHz帯大電力パルスバースト型誘導性結合プラズマのグローバル・モデル解析2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄真,柴田晃大,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村 建
    • 学会等名
      電気学会放電プラズマパルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 容量結合方式によるマイクロギャップ自己組織化誘電体バリア放電の可変構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      向川政治,小國恭平,畠山大輝,横田敦也,高橋克幸,高木浩一
    • 学会等名
      電気学会放電プラズマパルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of time evolution global model to a radio-frequency discharge plasma2018

    • 著者名/発表者名
      後藤 亮,安藤 晃,西村康太郎,向川政治
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電における二次電子放出係数の活性化エネルギー2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 優,渥美風紀,多田静香,向川政治,高木浩一
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] BSO結晶を用いた斜め入射方式による表面電荷測定法の確立2018

    • 著者名/発表者名
      釜渕靖大,菊池啓太,鎌田貴晴,向川政治,高木浩一
    • 学会等名
      平成30年度電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 150 kHz帯大電力バーストパルス ICP によるシリコンウエハエッチング2018

    • 著者名/発表者名
      柴田晃大,高橋克幸,向川政治,高木浩一,行村 建,小木曽久人,中野 禅
    • 学会等名
      電気学会放電プラズマパルスパワー合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己整合的流体モデルによる誘導結合プラズマのE-H遷移の数値計算2018

    • 著者名/発表者名
      西村 康太郎、松原 翔、向川 政治、高木 浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 斜め入射方式によるBSO結晶を用いた 表面電荷測定法の確立2018

    • 著者名/発表者名
      釜渕靖大, 鎌田貴晴, 高橋克幸, 向川政治, 高木浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 回路インピーダンス測定に基づく誘導結合プラズマの密度測定2018

    • 著者名/発表者名
      松原 翔、山田健太、鎌田貴晴、志田 寛、高橋克幸、向川政治、高木浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘電体バリア放電における二次電子放出係数の活性化エネルギー2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤 優、渥美 風紀、増山 静香、志田 寛、向川 政治、高木 浩一
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] デュアルHiPIMSの基礎特性とDLC成膜への応用2018

    • 著者名/発表者名
      高橋睦美,高橋克幸,高木浩一,向川政治,行村建
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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