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2012 年度 実績報告書

クライオプラズマ材料プロセス学の創成

研究課題

研究課題/領域番号 24246120
研究種目

基盤研究(A)

研究機関東京大学

研究代表者

寺嶋 和夫  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (30176911)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードプラズマ / クライオプラズマ / 材料プロセス / 表界面プロセス工学 / ポーラスマテリアル / プラズマアッシング / 材料加工
研究概要

プロセスプラズマ装置開発を通じたクライオプラズマの創製、および、そのプラズマ物
性測定、を主に行った。
(1)クライオプラズマの創製: 以下のようなプラズマ発生法を用い、各種のプロセス用のクライオプラズマの創製を試みた。高圧雰囲気での安定性、制御性に富む、DBD(誘電体バリア)放電を基本にした、(A)キャピラリジェット型、(B)平行平板型、のプラズマ、について、発生システムを試作した。プラズマ電源としては、研究室が所有する
交流(1~30kHz程度)、高周波(100~400MHz程度)領域の、連続、および、パルス電源を適宜選択して用いた。プラズマチャンバーとしては、研究室が現有している
①液体窒素温度(77K)対応型クライオプラズマ発生チャンバー、および、②液体ヘリウム温度(4K)対応型クライオプラズマ発生チャンバー、を改良して③材料加工プロセス専用のクライオプラズマ材料プロセス装置、とした。プラズマガスとしては温度領域に対応した、He,Ar,Air,N2,O2などの各種のガス、および、その混合ガスを用い、各種プロセス条件下(ガス種、ガス圧、電力、電圧、電極形状など)におけるクライオプラズマ発生特性を調べた。今回の研究で一番重要なファクターであるガス温度は、微小熱電対、抵抗温度計を用いて行った。とりわけ、Heクライオプラズマ中の自己組織化パターン形成について詳細に調べた。
(2)クライオプラズマの物性研究(プラズマ診断):上記の各種クライオプラズマの物性(電子密度・温度など)について、ガス温度をパラメーターにして、発光分光測定装置、マイクロプローブ測定装置、電圧・電流測定装置、高速カメラなどを用いて明らかにし、相互関係を検討した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成24年度は、各種の新しいプロセス装置の構築、および、それらを用いた実験が順調に進んだ。これらの成果は、学術雑誌への発表などを通じて一部公表されるとともに、今後、順次公表していく予定である。

今後の研究の推進方策

平成24度の成果を踏まえ、クライオプラズマの発生、診断研究をさらに進めると共に、プラズマアッシングなどの表面加工への応用研究を推進する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Self-organized pattern formation in helium dielectric barrier discharge cryoplasmas2013

    • 著者名/発表者名
      S.Sven
    • 雑誌名

      Plasma Sources Sci. Technol

      巻: 22 ページ: 025021-1-9.

    • DOI

      10.1088/0963-0252/22/2/025021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Breakdown characteristics of a nanosecond-pulsed plasma discharge2012

    • 著者名/発表者名
      D.A.Lacoste
    • 雑誌名

      Plasma Sources Sci. Technol.

      巻: 21 ページ: 052003-052008

    • DOI

      10.1088/0963-0252/21/5/052003

    • 査読あり
  • [学会発表] ガス温度制御型プラズマを用いた先端材料プロセス開発 - クライオプラズマを例として -

    • 著者名/発表者名
      寺嶋和夫
    • 学会等名
      第12回 プラズマ新領域研究会(電気学会プラズマ/パルスパワー合同研究会との合同研究会)
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス・東京都・日本
    • 招待講演
  • [学会発表] Breakdown characteristics of nanosecond pulsed plasma discharges in supercritical carbon dioxide and supercritical air

    • 著者名/発表者名
      D.Lacoste
    • 学会等名
      51st AIAA Aerospace Sciences Meeting
    • 発表場所
      Grapevine, Texas, USA
  • [学会発表] 臨界点近傍を含むヘリウム流体中のプラズマ発生プロセス

    • 著者名/発表者名
      宗岡均
    • 学会等名
      2013年春季第60回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学・厚木市・神奈川県・日本

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公開日: 2014-07-24  

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