| 研究課題/領域番号 |
15K04629
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
梅津 郁朗 甲南大学, 理工学部, 教授 (30203582)
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| 研究分担者 |
吉田 岳人 阿南工業高等専門学校, 創造技術工学科, 教授 (20370033)
福岡 寛 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40582648)
青木 珠緒 (松本珠緒) 甲南大学, 理工学部, 教授 (80283034)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | レーザープロセッシング / 半導体 / レーザーアブレーション / 衝撃波 / 複合ナノ結晶 / ナノ結晶 / 非平衡プロセス / プラズマ衝突 |
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| 研究実績の概要 |
当該年度はダブルレーザーアブレーション法でのプルーム進展の解析で対向衝撃波との衝突の効果を定量的に扱い、大きな進展が見られた。前年度までに、プルーム観察から対向衝撃波面を求め、コンタクトフロントが対向衝撃波と衝突する位置・時間からコンタクトフロントの進展速度は低下し、バックグラウンドガス圧力が高い時には対向プルームは相互浸透を起こさず分離したままであることを示した。当該年度は単純化された一次元流体モデルによって、対向衝撃波の影響を流体力学的見地から解明した。対向衝撃波と衝突した後のプルームの速度はおもにコンタクトフロント前後の衝撃インピーダンスマッチングに依存する。衝撃インピーダンスマッチングが取れているときにはプルームは静止し、コンタクトフロント前後の衝撃インピーダンスの比が1以上の時、プルームは後退する。この比は主にコンタクトフロント前後の音速の比で決まる。コンタクトフロント前面では衝撃波の形成によって温度が上昇し、音速も上昇する。解析の結果、ガス圧力が高い時には対向プルームは相互浸透を起こさず分離したままである理由はこの音速の変化であることがわかった。一方、雰囲気ガス圧力が低い時にはプルームが押し戻されず、相互浸透を行う。平均自由行程を計算すると、このガス圧力ではクヌーゼン数が0.01程度以下であり流体近似が成立しないことがわかる。したがって二つのプルームは分子流的に振る舞い、相互浸透を行うと考えられる。これらの結果はガス圧力が高い時には衝撃波の影響で二つのプルームは混合せず異種ナノ粒子の結合体が、ガス圧が低い時にはクヌーゼン数の減少によってプルームは混合し、混晶ナノ粒子の形成が可能であることを示す。このように平均自由行程と対向衝撃波の制御によって複合ナノ構造の制御の可能性を示唆した。
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