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2015 年度 実績報告書

パルス電力技術を用いた両極性パルスイオン加速器の開発とパルスイオン注入技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 15H03961
研究機関富山大学

研究代表者

伊藤 弘昭  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 教授 (70302445)

研究分担者 大橋 隼人  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 講師 (60596659)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード両極性パルス加速器 / パルス重イオンビーム / パルス電力技術 / パルスイオン注入法 / レーザーイオン源
研究実績の概要

次世代半導体デバイス開発に重要なイオン注入とアニール処理が同時に行えるパルスイオン注入法の実証実験を行うために、半導体ドーパントとして機能するイオン種を有する高出力パルス重イオンビーム発生技術が必要となる。この発生技術の開発を目指して今年度は両極性パルス加速器とp型ドーパントとして機能するアルミニウムパルスイオンビーム源に使用するイオン源であるレーザーイオン源の開発を中心に行った。
両極性パルス加速器においては、n型ドーパントとして機能する窒素ビーム発生を目指している。まず、正負の高電圧パルスを発生できる両極性パルス電源を装置に組み込んだりして整備後、その特性評価を行った。しかし、実験途中でイオン源として使用しているガスプラズマガンの調子が悪くなり、その原因を調査するとともに再調整を行った後、両極性パルス加速器によるパルス窒素イオンビームの加速実験、およびビームの特性評価を行った。その結果、イオンビーム電流計測や走行時間差法によって両極性パルス電圧によって窒素イオンビームが加速されていることは実証することができたが、計画外のプラズマガンの調整があったため、パルスイオンビームの詳細な特性評価ができず、最適条件を見つけることができなかった。一方、レーザーイオン源においては、QスイッチYAGレーザーの2倍波(波長532nm)を利用し、発生するアブレーションプラズマから引き出されるイオンの特性をレーザーパラメータの依存性を評価したが、パルス重イオンビーム装置に組み込むための性能を満たすことができなかったので、レーザーイオン源の改良を行う必要がある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

計画として予定していなかったイオン源であるガスプラズマガンの調整や評価を行ったため、実験計画が全体的に遅れてしまった。そのためp型ドーパント用パルス重イオンビームに使用するレーザーイオン源の性能が目標値までに到達しなかったためイオン源の改良まで取り組むことができず、パルス重イオンビーム発生装置に組み込むことができなかった。また、n型ドーパント用として開発している両極性パルス加速器においては、窒素イオンビームの加速には成功したが、最適な条件を見つけ出すには至らなかったので、次年度もビーム評価を行う必要がある。

今後の研究の推進方策

次年度は、ひとまず遅れが生じているp型ドーパント用のレーザーイオン源の性能向上に向けて装置の改良を行い特性表実験に取り組み、パルスイオン注入の実証実験が可能となるようにp型ドーパント用のパルス重イオンビーム発生装置を開発し、その特性評価を行う。さらに、両極性パルス加速器の最適動作条件を見つけ出し、半導体材料へのパルスイオンビームの照射効果を検証することを目指す。今後の研究においては、実験の遅れを少しでも取り戻せるように実験計画に若干の修正を加えて効率的に実験が行えるようし、本課題の目標達成を目指す。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Characteristics of pulsed heavy ion beam produced by bipolar pulse accelerator with gas puff plasma gun2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Honoki, Keito Okajima, Hayato Ohashi, Hiroaki Ito
    • 学会等名
      18th International Congress on Plasma Physics (ICPP 2016)
    • 発表場所
      Kaohsiung Exhibition Center, Taiwan
    • 年月日
      2016-06-27 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルスイオンビーム生成と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,岡島慧人,伊藤弘昭,大橋隼人
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] 高出力化に向けた共振器を利用した仮想陰極発振器の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      中村 吏,青木 希,山森愁一郎,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] 二重同軸ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットの分光測定による特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      三谷哲太,大山耕平,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成28年電気学会全国大会
    • 発表場所
      東北大学 川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-03-16 – 2016-03-18
  • [学会発表] 両極性パルス加速による高強度パルス重イオンビームの特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      岡島慧人,朴木太郎,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-01-07 – 2016-01-08
  • [学会発表] 二重同軸管を使用した大気圧プラズマジェットの特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      大山耕平,三谷哲太,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 学会等名
      平成27年度核融合科学研究所共同研究研究会
    • 発表場所
      核融合科学研究所
    • 年月日
      2016-01-07 – 2016-01-08
  • [学会発表] プラズマガンを用いた両極性パルス加速の開発に向けたイオン源評価2015

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎, 岡島慧人, 大橋隼人, 伊藤弘昭
    • 学会等名
      2015年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2015-11-28 – 2015-11-28
  • [学会発表] 両極性パルス加速器によるパルス重イオンビームの特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      朴木太郎,岡島慧人,伊藤弘昭,大橋隼人
    • 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
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-18
  • [学会発表] 仮想陰極発振器によるマイクロ波放射の共振器構造依存性2015

    • 著者名/発表者名
      篠川尚吾,中村吏,青木希,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 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
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-18
  • [学会発表] 分光計測による二重同軸ガラス管を用いた大気圧プラズマジェットの特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      大山耕平,三谷哲太,大橋隼人,伊藤弘昭
    • 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
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-18

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公開日: 2017-01-06  

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