液中プラズマジェット加工法の開発とダイヤモンド半導体結晶の合成

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K05170
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 豊田 洋通 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (00217572)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 液中プラズマ / ダイヤモンド合成 / プラズマＣＶＤ / アークジェット

研究成果の概要

本研究では，液中プラズマジェット加工装置を設計・製作し，ダイヤモンド合成を試みた。プラズマジェット発生装置については，ストレートアークジェットと磁場回転式アークジェットの２装置を開発した。液中プラズマジェット加工によるダイヤモンド合成は，実現できなかったが，基板温度のコントロールが可能になるためのプラズマジェットの安定性確保の見込みが立った。今後は，放電条件をさらに絞り込んで，ダイヤモンド合成条件である基板温度700±25℃を維持できるようにする。また，現在はArが混合されていないとプラズマが安定しないので，電源動作と電極の最適化を行い，Arを用いないプラズマでダイヤモンド合成を可能にする。

自由記述の分野

特殊加工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は，これまでに研究代表者が独自に開発してきた，液中プラズマCVDダイヤモンド形成プロセスを利用し，ダイヤモンドを高速形成させることである。液中プラズマCVD法は，研究代表者が発明したもので，現在プラズマ・材料関係の学会でも，研究されはじめてきており，他の研究者もナノ材料の合成などにとりかかっているが，当方のダイヤモンド結晶のようなバルク物質の高速形成に成功した例は無い。研究代表者は，液中プラズマCVD法の先駆的研究者であり，装置技術は世界で最も進んでいる。したがって，本研究により得られる結果は，すべて，後進の研究者・技術者の目標となるものであるから，学術的にも産業的にも非常に意義が高い。