| 研究課題/領域番号 |
20K05170
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
豊田 洋通 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00217572)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 液中プラズマ / ダイヤモンド合成 / プラズマＣＶＤ / アークジェット / プラズマジェット加工 / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，高出力の液中プラズマジェット加工装置を開発するとともに，液中プラズマCVDダイヤモンド形成プロセスに適用してダイヤモンド半導体結晶を高速形成させることである。従来技術では，実用レベルでダイヤモンド結晶を高速形成することは不可能であった。また，合成時にダイヤモンド中にドナーまたはアクセプターとなる不純物原子を初期導入して，ダイヤモンド半導体とすることも不可能であった。本研究では，① 高出力の液中プラズマジェット加工装置を開発，② ダイヤモンド結晶合成速度の飛躍的向上（実用レベル），③ 半導体ダイヤモンド結晶の合成方法の開発，の３点を目標として研究を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，液中プラズマジェット加工装置を設計・製作し，ダイヤモンド合成を試みた。プラズマジェット発生装置については，ストレートアークジェットと磁場回転式アークジェットの２装置を開発した。液中プラズマジェット加工によるダイヤモンド合成は，実現できなかったが，基板温度のコントロールが可能になるためのプラズマジェットの安定性確保の見込みが立った。今後は，放電条件をさらに絞り込んで，ダイヤモンド合成条件である基板温度700±25℃を維持できるようにする。また，現在はArが混合されていないとプラズマが安定しないので，電源動作と電極の最適化を行い，Arを用いないプラズマでダイヤモンド合成を可能にする。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，これまでに研究代表者が独自に開発してきた，液中プラズマCVDダイヤモンド形成プロセスを利用し，ダイヤモンドを高速形成させることである。液中プラズマCVD法は，研究代表者が発明したもので，現在プラズマ・材料関係の学会でも，研究されはじめてきており，他の研究者もナノ材料の合成などにとりかかっているが，当方のダイヤモンド結晶のようなバルク物質の高速形成に成功した例は無い。研究代表者は，液中プラズマCVD法の先駆的研究者であり，装置技術は世界で最も進んでいる。したがって，本研究により得られる結果は，すべて，後進の研究者・技術者の目標となるものであるから，学術的にも産業的にも非常に意義が高い。
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