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2008 年度 実績報告書

カーボンナノウォールの超高速・超精密形成と次世代燃料電池デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20246014
研究機関名古屋大学

研究代表者

堀 勝  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80242824)

キーワードナノ材料 / 表面・界面 / 燃料電池 / プラズマ加工 / 材料加工・処理 / 超臨界CVD / 白金触媒担持 / 大気圧プラズマ
研究概要

本研究においては、カーボンナノウォールの燃料電池デバイスの触媒層への応用を目指した高速成長および高精度形状制御技術の構築を目的として研究を行い、平成20年度においては下記の研究成果を得た。
まずは、従来から製膜を行っているラジカル注入型CVD装置を用いて、高速成長を実現するためのメカニズムを解明するための基礎実験を行った。その際の条件は、H_2/C_2F_6/Ar流量:100/50/1.5sccm、基板加熱温度:930℃、CVD用プラズマ生成VHFパワーおよびラジカル生成表面波プラズマへのマイクロ波電力がそれぞれ500Wと250Wとし、圧力は1.2Torr、そして、バイアス(2MHz)パワーを50Wであった。その結果、カーボンナノウォール成長速度が120nm/minと従来の6倍以上高速化を実現した。さらにこの実験結果から、イオンによるラジカルの付着確率の上昇が高速成長に極めて重要であることが判明した。
更なる高速成長を実現するために、ラジカルを高密度に生成可能であるマイクロ波励起非平衡プラズマを用いて、大気圧近傍においてプロセスの構築を試みた。その結果、圧力:400Torr、CH_4/H_2/He:25/25/1000sccm、ヒーター温度:680℃、マイクロ波パワー:500Wとし、基板はTiを堆積させて作製したSi(100)を用いた場合において、カーボンナノウォールの成長を確認することに成功した。しかし、まだ上記ラジカル注入型プラズマを用いたプロセス以上の高速化を実現できていない。そこで更なる条件の最適化と、現在導入中のin-situモニタリングを用いた成長メカニズムの知見を基に、更なる高速成長技術の構築を行う。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Platinum Nanoparticles on Two-Dimensional Carb on Nanostructures with an Ultrahigh Aspect Ratio Employing Supercritical Fluid Chemical Vapor Deposition Process2009

    • 著者名/発表者名
      T. Machino, W. Takeuchi, H. Kano, M. Hiramatsu, M. Hori
    • 雑誌名

      Applied Physics Express 2

      ページ: 025001-1-025001-3

    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of Platinum Nanoparticles on Carbon Nanowalls by Employing Supercritical Carbon Dioxide2009

    • 著者名/発表者名
      K. Mase, T. Machino, H. Kano, M. Hiramatsu, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      1st International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications (ISPlasma2009)
    • 発表場所
      IB Building, Nagoya University, Nagoya
    • 年月日
      20090308-20090311
  • [学会発表] Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition of Amorphous Carbon2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsudaira, H. Inui, T. Kino, H. Kano, K. Takeda, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      1st International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications (ISPlasma2009)
    • 発表場所
      IB Building, Nagoya University, Nagoya
    • 年月日
      20090308-20090311
  • [学会発表] Synthesis of Platinum Nanoparticles for Catalysts on Carbon Nano Materials by Using Supercritical Fluid2009

    • 著者名/発表者名
      間瀬航太, 町野琢磨, 加納浩之, 平松美根男, 関根誠, 堀勝
    • 学会等名
      プラズマ科学シンポジウム2009/第26回プラズマプロセシング研究会
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂・シンポシオン、名古屋
    • 年月日
      20090202-20090204
  • [学会発表] Deposition of Amorphous Carbon Films by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition in Atmospheric-Pressure2009

    • 著者名/発表者名
      松平雄人, 乾裕俊, 木野徳重, 加納浩之, 竹田圭吾, 関根誠, 堀勝
    • 学会等名
      プラズマ科学シンポジウム2009/第26回プラズマプロセシング研究会
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂・シンポシオン、名古屋
    • 年月日
      20090202-20090204
  • [学会発表] Synthesis of Platinum Nanoparticles on Carbon Nanowalls by Using Supercritical Fluid2009

    • 著者名/発表者名
      K. Mase, T. Machino, H. Kano, M. Hiramatsu, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • 発表場所
      IB Building, Nagoya University, Nagoya
    • 年月日
      20090122-20090123
  • [学会発表] Fabrication of Amorphous Carbon Films Using Nonequilibrium Atmospheric Pressure Plasma with Ultrahigh Electron Density2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsudaira, H. Inui, T. Kino, H. Kano, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      The 2nd International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • 発表場所
      IB Building, Nagoya University, Nagoya
    • 年月日
      20090122-20090123
  • [学会発表] Supercritical Fluid Process of Pt Nanoparticles Formation on Nano-Carbons Grown by PECVD2009

    • 著者名/発表者名
      K. Mase, T. Machino, H. Kano, M. Hiramatsu, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      The 8th International Workshop of Advanced Plasma Processing and Diagnostics Joint Workshop with Plasma Application Monodzukuri (PLAM)
    • 発表場所
      Techno Plaza, Gifu
    • 年月日
      20090120-20090121
  • [学会発表] 超臨界CO_2/有機金属を用いたカーボンナノウォールヘの触媒用白金微粒子担持(II)2009

    • 著者名/発表者名
      間瀬航太, 町野琢磨, 加納浩之, 平松美根男, 関根誠, 堀勝
    • 学会等名
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学、茨城県
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] Development of Novel Nonequilibrium Atmospheric Pressure Plasma with Ultrahigh Electron Density (10^<16> cm^<-3>) and Its Applications2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Matsudaira, H. Inui, N. Yoshida, H. Kano, M. Hori
    • 学会等名
      2^<nd> Japanese-German Student Workshop on Plasma Science and Technology
    • 発表場所
      Ruhr-University of Bochum, Bochum, Germany
    • 年月日
      20081012-20081014
  • [学会発表] 超臨界C02を用いたカーボンナノウォールヘの新規白金ナノ粒子合成法に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      間瀬航太, 町野琢磨, 平松美根男, 堀勝
    • 学会等名
      第2回プラズマエレクトロニクス インキュベーションホール
    • 発表場所
      マキノパークホテル&セミナーハウス、滋賀県
    • 年月日
      20080924-20090926
  • [学会発表] 超高密度(10^<16> cm^<-3>)非平衡大気圧リモートプラズマの応用 -アモルファスカーボン膜の作製-2008

    • 著者名/発表者名
      松平雄人, 乾裕俊, 加納浩之, 関根誠, 堀勝
    • 学会等名
      第2回プラズマエレクトロニクス インキュベーションホール
    • 発表場所
      マキノパークホテル&セミナーハウス、滋賀県
    • 年月日
      20080924-20080926
  • [学会発表] 超高密度非平衡大気圧リモートプラズマを用いたアモルファスカーボン膜の作製2008

    • 著者名/発表者名
      松平雄人, 乾裕俊, 加納浩之, 堀勝
    • 学会等名
      2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      中部大学、愛知
    • 年月日
      20080902-20080905

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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