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2020 年度 実績報告書

ラジカル生成促進のための大気圧マイクロ波プラズマの電子温度制御技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K13531
研究機関名古屋大学

研究代表者

鈴木 陽香  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80779356)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード大気圧プラズマ / マイクロ波プラズマ / 表面プロセス
研究実績の概要

大気圧プラズマは簡易な構成でプラズマ生成が可能であるため、様々な産業への応用が期待される。プロセス速度において最も重要となる化学活性種(ラジカル)供給量は、プラズマの密度とサイズ、電子温度により決定される。申請者はこれまでの研究で大面積表面処理用のメートル級長尺の高密度大気圧マイクロ波プラズマ源を世界で初めて実現した。しかし、高電子密度プラズマであったとしても、電子温度が低ければ生成されるラジカル量が少ないことがプロセスへの応用において問題となる。そこで、本研究では大気圧マイクロ波プラズマの電子温度制御による解離促進手法を確立し、高密度ラジカル生成を目的とする。本研究が成功すればラジカル供給量の制御による大気圧プラズマプロセスの性能の飛躍的な向上が期待できる。
2020年度においては、導波管に設けた狭ギャップスロット内に発生させるパルスマイクロ波放電により、30 cm程度の酸素添加アルゴンプラズマを、大気圧下において安定的に生成できる装置を製作した。樹脂フィルムサンプルを掃引し、プラズマ照射することにより、表面の親水性の評価を行ったところ、酸素添加により処理速度が飛躍的に向上した。また、30 cmに渡って空間均一な処理が確認された。樹脂を分解(アッシング処理)し、その削り深さから処理速度を評価した。アッシングの処理速度は数10μm/min程度と、従来の処理方法と比較して非常に高速の処理を達成した。
一方で、プラズマを安定生成できるウィンドウが狭く、統一された実験条件での放電維持が困難であった。このような放電特性の原因や、前述の高速プロセスのメカニズムは明らかになっていないため、これらの調査は今後の課題である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Spatial Uniformity Evaluation of Atmospheric-Pressure Microwave Line Plasma for Wide-Area Surface Treatment2021

    • 著者名/発表者名
      Haruka Suzuki, Hirotsugu Koma, Tomohiro Ogasawara, Yosuke Koike, Hirotaka Toyoda
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 16 ページ: 1406046

    • DOI

      10.1585/pfr.16.1406046

    • 査読あり
  • [学会発表] パルスマイクロ波励起大気圧酸素添加アルゴンプラズマによる広幅アッシング処理2021

    • 著者名/発表者名
      小笠原 知裕, 岩田 悠揮, 鈴木 陽香, 豊田 浩孝
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Ashing Treatment of Polyimide Film by Atmospheric-pressure Microwave Line Plasma with Ar/O22021

    • 著者名/発表者名
      Haruka Suzuki, Tomohiro Ogasawara, Yuki Iwata, Hirotaka Toyoda
    • 学会等名
      ISPlasma2021/IC-PLANTS2021
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧長尺マイクロ波ラインプラズマによる表面親水化処理2020

    • 著者名/発表者名
      小笠原 知裕, 小間 浩嗣, 鈴木 陽香, 本田 剛, 豊田 浩孝
    • 学会等名
      令和2年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [学会発表] 大気圧マイクロ波プラズマの大面積かつ高速表面処理への応用2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木 陽香, 小笠原知裕, Chu Manh Hung, 岩田 悠揮, 豊田 浩孝
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第37回年会
  • [学会発表] Film Surface Treatment with O2/Ar Line Plasma under Atmospheric Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka Suzuki, Hirotsugu Koma, Tomohiro Ogasawara, Manh Hung Chu, Hirotaka Toyoda
    • 学会等名
      The 73rd Annual Gaseous Electronics Conference
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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