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大気開放型低温プラズマの制御と高品質酸化亜鉛薄膜の非加熱形成技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K04094
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21010:電力工学関連
研究機関神戸市立工業高等専門学校

研究代表者

赤松 浩  神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10370008)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード大気開放型低温プラズマ / 酸化亜鉛薄膜 / 塗布プラズマ分解法 / 酸素ラジカル / 酢酸亜鉛 / 誘電体バリア放電 / 三電極誘電体バリア放電 / ヘリウム / プラズマアクチュエータ / 小型高電圧電極 / 沿面放電 / ナノ秒パルス高電圧電源 / アルゴン / 硝酸亜鉛 / 酢酸亜鉛溶液 / 酸化亜鉛
研究成果の概要

大気開放下で発生できる低温プラズマの反応エネルギーを利用し、非真空かつ非加熱で酸化亜鉛膜を形成できる技術として塗布プラズマ分解法(MOPD)を提案した。MOPD法のプラズマ源は、片側バリア方式の誘電体バリア放電(DBD)電極系だけでなく、平面状に均一なプラズマ照射が可能な三電極式DBD電極系を開発した。原料ガスにヘリウム、反応ガスに酸素を用いてプラズマを点灯すると、反応性の酸素原子の存在が認められた。酸化亜鉛液体前駆体水溶液をPETフィルム上にスピンコートし乾燥させた。前駆体にMOPD処理した試料をXRDで評価すると、MOPD未処理の試料にはなかった酸化亜鉛に起因する回折ピークが認められた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本申請課題では、非真空かつ非加熱で酸化亜鉛薄膜を形成できる革新的技術として湿式プロセスを併用した塗布プラズマ分解(MOPD)法を提案した。助成期間において、DBD電極系を応用した大気開放型プラズマ源を開発し、PET上にコートした酸化亜鉛液体前駆体にMOPD処理したところ、酸化亜鉛に起因する回折ピークが認められた。このことから、MOPD法は従来の塗布熱分解法では困難であったフレキシブル基板上への非加熱での酸化物薄膜形成技術となりうる可能性を秘めており、また真空機器を必要としないため、機能性薄膜の低コスト大量生産が期待できる。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2020 2019 2018

すべて 学会発表 (12件) (うち国際学会 10件)

  • [学会発表] Observation of planar type atmospheric pressure plasma formed by tri-electrode dielectric barrier discharge2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu
    • 学会等名
      ISPlasma2023 / IC-PLANT2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Sliding Discharge with Tri-electrode Dielectric Barrier Discharge for Formation of Planar Atmospheric Pressure Plasma2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu
    • 学会等名
      ICRP-11 / GEC 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Planar Plasma Source for Metal Organic Plasma Decomposition2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu and Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      ISPlasma2022/IC-PLANTS2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical diagnostics of direct-type atmospheric pressure plasma device for metal organic plasma decomposition2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu
    • 学会等名
      ISPlasma2020/IC-PLANTS2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Charging of Zinc Oxide Nanoparticles in Distilled Water with Irradiation of Atmospheric Pressure Plasma Jet2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu and Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      The 11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and applications of Plasma Technology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Distribution of zinc oxide nanoparticles in water with atmospheric pressure plasma jet irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Akamatsu and K. Ichikawa
    • 学会等名
      The 41st International Symposium on Dry Process (DPS2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct-type Atmospheric Pressure Plasma Source for Metal Organic Plasma Decomposition2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu, Shin-ichi Yamamoto,Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      ADVANCES IN APPLIED PLASMA SCIENCE
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Zinc Oxide Thin Film Preparation on Film Substrate by Metal Organic Plasma Decomposition Method2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu,Shin-ichi Yamamoto,and Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      The 12th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal organic plasma decomposition method for formation of zinc oxide thin film with low temperature and under atmospheric pressure2019

    • 著者名/発表者名
      H. Akamatsu, S. Yamamoto, K. Ichikawa
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Reactive Plasmas
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 幅広型大気圧プラズマジェットで生成する活性種の評価2019

    • 著者名/発表者名
      赤松 浩, 山本 伸一, 市川 和典
    • 学会等名
      第36回 プラズマプロセシング研究会/第31回 プラズマ材料科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Plasma-assisted synthesis of zinc oxide thin film using two different precursor materials2018

    • 著者名/発表者名
      Ko-ya Kuriyama, Hiroshi Akamatsu, Shin-ichi Yamamoto, Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      40th International Symposium on Dry Process
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Plasma-assisted formation of oxide thin film at atmospheric pressure and unheated process2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Akamatsu, Ko-ya Kuriyama, Shin-ichi Yamamoto, Kazunori Ichikawa
    • 学会等名
      2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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