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2013 年度 実績報告書

プラズマ照射下その場原子分解能観察による垂直成長ナノグラフェン成長素過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24360015
研究機関名古屋大学

研究代表者

近藤 博基  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50345930)

研究分担者 竹田 圭吾  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00377863)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードプラズマ / 透過電子顕微鏡 / in-situ観察 / エッチング
研究概要

計画初年度に新規設計・作製した活性種制御カテーテル型プラズマ源について、名古屋大学・反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡(JEM-1000K RS)への設置準備ならびに軽量化構造の検討・回収を進めた。同プラズマ源は、反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡の試料棒内に設置可能な、外形2mmのカテーテル型・特殊プラズマ源である。周波数2.45GHzのマイクロ波を用いており、大気圧を含む高圧条件下で、安定的に高密度なArおよびH2ガスプラズマを生成可能な事を、初年度までに確認している。また、マイクロ波電源ならびに生成したプラズマからの電磁波ノイズが反応科学透過電子顕微鏡の動作には影響しないことも確認されていた。しかしプラズマ源としての安定性能は確認されていた一方で、反応科学超高圧走査透過電子顕微鏡に接続し、電子顕微鏡観察を実施するにあたって、問題があることが判明した。具体的には、試料棒全体の重量が大き過ぎることと、高周波電力供給用ケーブルの剛性によって、試料棒先端部の微小動作が困難となることがわかった。そこで、試料棒全体の軽量化と、より剛性の低い電源ケーブルへの変更など、改良を施した。
一方、初期成長および成長後のラジカル処理が、CNW表面の組成分析・化学結合状態、結晶構造に及ぼす効果についても、走査電子顕微鏡観察(SEM)、角度分解光電子分光法(AR-PES)によって明らかにした。特にOHラジカルがCNW側壁で選択的反応し、顕著な表面化学組成、形態変化を起こすことが明らかとなった。次年度は、これらの結果もフィードバックして、素過程の解明に繋げていく予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

初年度に新規設計・作製し、安定動作まで確認されていた活性種制御カテーテル型プラズマ源について、透過型電子顕微鏡に設置した際の微小動作に関する問題を見出し、試料棒およびプラズマ源全体の構造を見直して、全体的な軽量化と駆動を妨げない構造を実現した。これらにより、ラジカル照射下での透過型電子顕微鏡観察の準備が完全に整ったと言える。一方で、試料棒全体の構造を見直しと改修作業が必要であったために、当初に予定していた、ラジカル照射下での透過型電子顕微鏡観察像の取得には至っておらず、残念ながら“やや遅れている”と判断せざるをえない。上記の通り、同試料棒およびプラズマ源の準備は完了しており、名古屋大学・超高圧電子顕微鏡施設との密接な連携によって、同研究の実施を加速するものである。

今後の研究の推進方策

昨年度までに準備が完了したカテーテル型マイクロ波プラズマ源を用い、ラジカル照射下での透過電子顕微鏡観察を実施する。第一段階の実験としては、Ar/H2プラズマを用い、白金(Pt)薄膜表面の形態変化を観察する。第二段階以降では、シリコンフィンチャネル側壁や、低誘電率有機薄膜やフォトレジストの側壁の変化の検証に展開する。

次年度の研究費の使用計画

試料棒およびプラズマ源の更なる構造最適化の必要が生じたため、実際の観察試料の作製およびラジカル照射下での電子顕微鏡観察を実施する回数が少なくなった。そのために、年度内に使用する消耗品などが減少したため、次年度での執行分として繰り越した。
前年度に使用予定であった消耗品を、今年度分と共に購入し、併せて、全体計画に則った実験の推進と目標達成に努める。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Density Control of Carbon Nanowalls Grown by CH4/H2 plasma and Their Electrical Properties2014

    • 著者名/発表者名
      Hyung Jun Cho, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Makoto Sekine, Mineo Hiramatsu, and Masaru Hori
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 68 ページ: 380-388

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2013.11.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanostructure modification to carbon nanowall surface employing hydrogen peroxide solution2014

    • 著者名/発表者名
      Hironao Shimoeda, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Mineo Hiramatsu, Makoto Sekine, and Masaru Hori
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 040305:1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.040305

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of nitrogen plasma post-treatment on electrical conduction of carbon nanowalls2014

    • 著者名/発表者名
      Hyung Jun Cho, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Makoto Sekine, Mineo Hiramatsu, and Masaru Hori
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 040307:1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.040307

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical regrowth of flowerlike nanographene sheets on oxygen-plasma-treated carbon nanowalls2014

    • 著者名/発表者名
      Hironao Shimoeda, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Mineo Hiramatsu, Makoto Sekine, and Masaru Hori
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 7 ページ: 046201:1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.7.046201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic Oxygen Etching from the Top Edges of Carbon Nanowalls2013

    • 著者名/発表者名
      Hironao Shimoeda, Hiroki Kondo, Kenji Ishikawa, Mineo Hiramatsu, Makoto Sekine, and Masaru Hori
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 ページ: 095201:1-4

    • DOI

      10.7567/APEX.6.095201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Chemical Modification of Carbon Nanowalls for Wide-Range Control of Surface Wettability2013

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, H. Kondo, M. Hiramatsu, M. Sekine, S. Kumar, K. Ostrikov, M. Hori
    • 雑誌名

      Plasma Process. Polym.

      巻: 10 ページ: 582-592

    • DOI

      10.1002/ppap.201200141

    • 査読あり
  • [学会発表] カーボンナノウォールの結晶構造に対するラジカル酸化効果(III)2014

    • 著者名/発表者名
      近藤博基,下枝弘尚,石川健治,平松美根男,関根誠,堀勝
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学相模原キャンパス
    • 年月日
      20140317-20140320
  • [学会発表] Control of Edge and Surface Oxidation of Carbon Nanowalls by Argon Ion Irradiation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Shimoeda, H. Kondo, K. Takeda, K. Ishikawa, M. Hiramatsu, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      6th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 発表場所
      Meijo Univ.
    • 年月日
      20140302-20140306
  • [学会発表] Plasma Induced Surface Roughness of Polymeric Materials2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ishikawa, T. Takeuchi, Y. Zhang, Y. Setsuhara, K. Takeda, H. Kondo, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      18th Korea - Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20140207-20140208
    • 招待講演
  • [学会発表] Behaviors of activated species in SiH4/H2 plasma for µc-Si:H thin film deposition2014

    • 著者名/発表者名
      K. Takeda, Y. Abe, K. Ishikawa, H. Kondo, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      18th Korea - Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20140207-20140208
    • 招待講演
  • [学会発表] Plasma nano-interface with organic materials for surface-roughness formation2014

    • 著者名/発表者名
      M. Sekine, Y. Zhang, K. Ishikawa, K. Takeda, H. Kondo, M. Hori
    • 学会等名
      The 9th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing, Bohinj Park ECO Hotel
    • 発表場所
      Bohinjska Bistrica, Slovenia
    • 年月日
      20140119-20140123
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon Nanowalls: Growth Control and their Clean Applications2013

    • 著者名/発表者名
      M. Hiramatsu, H. Kondo, M. Hori
    • 学会等名
      8th Asia-Pacfic International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      20131220-20131222
  • [学会発表] Synthesis of graphene nanowalls for clean energy application2013

    • 著者名/発表者名
      M. Hiramatsu, H. Kondo, M. Hori
    • 学会等名
      International conference on processing and manufacturing of advanced materials
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      20131202-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlled synthesis and nano-bio applications of carbon nanowalls based on advanced plasma technology2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kondo, M. Hori, M. Hiramatsu
    • 学会等名
      International conference on processing and manufacturing of advanced materials
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      20131202-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon nanowalls: synthesis and application2013

    • 著者名/発表者名
      M. Hiramatsu, H. Kondo, M. Hori
    • 学会等名
      The 1st International Conference on Surface Engineering (ICSE2013)
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20131118-20131121
    • 招待講演
  • [学会発表] Gradual transition of chemical structures at initial growth stage of carbon nanowalls2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kondo, K. Yasuda, K. Ishikawa, M. Sekine, M. Hiramatsu, and M. Hori
    • 学会等名
      The European Materials Conference European Materials Research Society Fall Meeting Scientific/Technical Symposia & Exhibition
    • 発表場所
      Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland
    • 年月日
      20130916-20130922
  • [学会発表] Nucleation control of self-organized vertical nano-graphenes using inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition2013

    • 著者名/発表者名
      M. Hiramatsu, Y. Nihashi, H. Kondo, M. Hori
    • 学会等名
      The European Materials Conference European Materials Research Society Fall Meeting Scientific/Technical Symposia & Exhibition
    • 発表場所
      Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland
    • 年月日
      20130916-20130922
  • [学会発表] カーボンナノウォールの表面化学修飾とナノバイオ応用2013

    • 著者名/発表者名
      近藤博基,渡邊均,石川健治,関根誠,堀勝,平松美根男
    • 学会等名
      平成25年秋季第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] カーボンナノウォールに対する酸素原子及びアルゴンイオンの同時照射効果2013

    • 著者名/発表者名
      下枝弘尚,近藤博基,石川健治,平松美根男,関根誠,堀勝
    • 学会等名
      平成25年秋季第74回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] Chemical modification and nano-bio applications of carbon nanowalls2013

    • 著者名/発表者名
      H. Kondo, M. Hiramatsu, M. Sekine, M. Hori
    • 学会等名
      17th Korea-Japan Workshop on Advanced Plasma Processes and Diagnostics & 4th Workshop for NU-SKKU Joint Institute for Plasma-Nano Materials
    • 発表場所
      Sungkyunkwan University, Suwon & Hanhwa Resort Seorak, Sokcho, Republic of Korea
    • 年月日
      20130523-20130525
    • 招待講演
  • [備考] 近藤博基・名古屋大学教員データベース

    • URL

      http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100002054_ja.html?k=%E5%8D%9A%E5%9F%BA

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公開日: 2015-05-28  

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