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対向発散磁界を印加した誘導結合型プロセスプラズマ中の反応性粒子流の計算機解析

研究課題

研究課題/領域番号 25400528
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関北海道大学

研究代表者

菅原 広剛  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (90241356)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード磁化プラズマ / 誘導結合型プラズマ / フィルタ効果 / シミュレーション / 電子空間分布 / 電子エネルギー利得 / 磁界制御 / 電子サイクロトロン共鳴
研究成果の概要

誘導結合型プロセスプラズマに対向発散磁界を印加すると電子拡散が抑えられプラズマが濃淡2領域に分かれる。この働きを電子運動の計算機シミュレーションにより解析した。
磁力線が電子を捉え磁界分界面を境に電子を閉じ込める仕組みを確認した。また、励起源アンテナから遠くても共鳴磁界域で電子エネルギー利得が顕著なことを新たに見出した。
閉じ込めは強磁界下ほど強く、分界面電子通過には電子エネルギー依存性が見られた。共鳴磁界域外の分界面通過は高エネルギー電子に起こり易かった。共鳴磁界域内弱磁界域は磁気的開口部となり低エネルギー電子も通過した。磁界強度を変化させ分界面の開口径を制御する磁気シャッタ応用技術を提案した。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Fundamental Study on Filter Effect of Confronting Divergent Magnetic Fields Applied to Low-Pressure Inductively Coupled Plasmas2016

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Sugawara and So Ogino
    • 雑誌名

      Japan. J. Appl. Phys.

      巻: 55

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure and Energy Deposition Process of an Inductively Coupled Plasma under Confronting Divergent Magnetic Fields2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Minami, Y. Asami, and H. Sugawara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 42 号: 10 ページ: 2550-2551

    • DOI

      10.1109/tps.2014.2343275

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Substrate Bias on Production and Transport of Etchant Ions in a Magnetic Neutral Loop Discharge Plasma2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Asami, and H. Sugawara
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Plasma Science

      巻: 42 号: 10 ページ: 2540-2541

    • DOI

      10.1109/tps.2014.2337753

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 対向発散磁界下誘導結合型磁化プラズマ中の電子運動の解析における磁気閉じ込め効果定量評価法2016

    • 著者名/発表者名
      山本 達平、菅原 広剛、荻野 創
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学河内キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] X点プラズマ中イオンの容器底面への効率的誘導のための側壁バイアス印加の効果2016

    • 著者名/発表者名
      仲俣 涼平、菅原 広剛
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学河内キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-03-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] X点プラズマ駆動用対向発散磁界分界面の電子閉じ込め効果の解析2015

    • 著者名/発表者名
      荻野 創、菅原 広剛
    • 学会等名
      平成27年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北見工業大学(北見市)
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] X点プラズマ中の電子運動に及ぼす直流バイアス印加の効果2015

    • 著者名/発表者名
      仲俣 涼平、菅原 広剛
    • 学会等名
      平成27年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北見工業大学(北見市)
    • 年月日
      2015-11-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fundamental study on filter effect of confronting divergent magnetic fields applied to a low-pressure inductively coupled plasma2015

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Sugawara
    • 学会等名
      9th Int. Conf. Reactive Plasmas/ 68th Ann. Gaseous Electronics Conf./ 33rd Symp. Plasma Processing
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Hawaii, アメリカ合衆国
    • 年月日
      2015-10-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 小型リアクターモデルを用いた対向発散磁界下誘導結合型水素プラズマの解析2015

    • 著者名/発表者名
      菅原 広剛
    • 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(金沢市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Electron behavior under characteristic magnetic fields applied to inductively coupled plasmas for control of charged particle transport2015

    • 著者名/発表者名
      Hirotake Sugawara
    • 学会等名
      XVIII Int. Workshop on Low-Energy Positron and Positronium Physics & XIX Int. Symp. on Electron-Molecule Collisions and Swarms
    • 発表場所
      Universidade Nova de Lisboa, Lisboa, ポルトガル
    • 年月日
      2015-07-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X点プラズマ駆動用対向発散磁界中の位置依存電子エネルギー分布の解析2015

    • 著者名/発表者名
      荻野 創、菅原 広剛
    • 学会等名
      平成27年電気学会プラズマ・放電・パルスパワー合同研究会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(札幌市)
    • 年月日
      2015-06-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 対向発散磁界下誘導結合水素プラズマの解析2015

    • 著者名/発表者名
      菅原広剛
    • 学会等名
      平成27年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東京都市大学世田谷キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-03-24 – 2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] X点プラズマ駆動用対向発散磁界中の電子加速機構の解析2014

    • 著者名/発表者名
      荻野創、南雄大、菅原広剛、村山明宏
    • 学会等名
      平成26年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北海道科学大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 対向発散磁界下誘導結合型プラズマ中の磁界分界面電子通過特性2014

    • 著者名/発表者名
      菅原広剛
    • 学会等名
      平成26年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北海道科学大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] X点プラズマの電離分布に及ぼす蓄積電荷の影響2014

    • 著者名/発表者名
      南雄大、菅原広剛、村山明宏
    • 学会等名
      平成26年電気学会プラズマ研究会
    • 発表場所
      大阪府立大学なかもずキャンパス(堺市)
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Monte Carlo simulation of electron diffusion across separatrix between confronting divergent magnetic fields2014

    • 著者名/発表者名
      H. Sugawara, Y. Minami, S. Ogino
    • 学会等名
      XXII Europhysics Conf. on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases
    • 発表場所
      Greifswald Town Hall, Greifswald, Germany
    • 年月日
      2014-07-15 – 2014-07-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 誘導結合型磁化プラズマ駆動用不均一磁界下の電子運動2014

    • 著者名/発表者名
      菅原広剛
    • 学会等名
      2014年度放電学会シンポジウム
    • 発表場所
      千葉工業大学津田沼キャンパス(習志野市)
    • 年月日
      2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁界分界面を通過する拡散電子のエネルギー分布解析2014

    • 著者名/発表者名
      南 雄大、浅見 勇介、菅原 広剛、村山 明宏
    • 学会等名
      平成26年電気学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(松山市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 特殊形状磁界下プラズマ中の荷電粒子輸送2014

    • 著者名/発表者名
      菅原 広剛
    • 学会等名
      平成26年電気学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(松山市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Monte Carlo simulation of electron motion in confronting divergent magnetic fields2013

    • 著者名/発表者名
      H. Sugawara and Y. Minami
    • 学会等名
      XXXI International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      Granada Congress Centre, Granada, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] X点プラズマ中電子空間分布の磁界分界面位置依存性2013

    • 著者名/発表者名
      南 雄大、浅見 勇介、菅原 広剛、村山 明宏
    • 学会等名
      平成25年電気学会基礎・材料・共通部門大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] X点プラズマ発光領域の諸特性解析2013

    • 著者名/発表者名
      南 雄大、浅見 勇介、菅原 広剛、村山 明宏
    • 学会等名
      平成25年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      室蘭工業大学(室蘭市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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