| 研究課題/領域番号 |
21K03526
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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14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
竹田 圭吾 名城大学, 理工学部, 教授 (00377863)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | ラジカル / ミストCVD / 大気圧プラズマ / 酸化亜鉛 / 酸窒化物 / 化学気相堆積 / 金属酸化物 / ミスト原料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、低温プラズマを用いて高い反応性を有する窒素系ラジカル種を生成・供給する大気圧ラジカル源を開発し、ミストCVDにおける薄膜成長場にそれら窒素系ラジカルを供給することで、従来のミストCVDでは困難であった金属酸窒化薄膜の低温合成を実現する。対象とする金属酸窒化膜は、電子デバイスや発光素子材料として有望とされる酸窒化亜鉛薄膜とし、大気圧ラジカル源から供給するラジカルの種類（窒素原子およびNHxラジカル）やフラックス量を変化させ、成長した薄膜内の窒素含有率やその膜特性に対する影響を明らかにし、大気圧ラジカル支援ミストCVDによる酸窒化薄膜合成と膜特性制御を可能とする技術の構築を試みる。
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| 研究成果の概要 |
ミスト化学気相堆積（CVD）における金属酸化物の薄膜合成の低温化に加え、酸窒化物の薄膜合成技術の実現を目指し、大気圧プラズマ源を用いたラジカル支援ミストCVD装置を構築した。そして供給されるラジカル種による、酸化亜鉛薄膜のミストCVD反応に与える影響や、合成後の薄膜への照射による効果を分析した。その結果、NHラジカル照射では膜のエッチング反応の影響が顕著であり、NOラジカル照射では基板温度の低下ととも膜成長の促成効果が見られた。またNHラジカルの影響を制御しつつ、ミスト原料の酢酸亜鉛溶液にエタノール溶媒を用いた結果、薄膜内に微量ながらも窒素含有を示唆する結果をX線分析から得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、ミスト化学気相堆積（CVD）の更なる低温化に加え、酸窒化物の薄膜合成技術の実現を目指し、大気圧プラズマをベースとしたラジカル支援ミストCVD装置を構築した。本装置では、分光技術による分析結果をもとに、NHおよびNOラジカルの供給制御技術を実現し、供給するラジカル種に応じて表面反応を制御することで、薄膜の合成温度の低温化、合成速度の向上などを実現した。以上の結果は、ミストCVD技術の高度化のみならず、大気圧下のラジカル生成反応の理解とその制御といった学術基盤の強靭化に加え、大気圧プラズマを用いた材料プロセスの発展に繋がり、学術・産業の両面に与える影響は極めて大きいといえる。
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