2020 Fiscal Year Research-status Report
Study on growth of nanoparticle in spatio-temporal electric field fluctuation
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19K03809
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
鎌滝 晋礼 九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (60582658)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノ粒子成長 / 電場揺動 / 反応性プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、プラズマ中の時空間的電場揺らぎが存在する中のナノ粒子の成長のメカニズムを解明する目的に研究を行っている。IoTデバイス創成における工程の70%以上はプラズマプロセスが占めている。そのプラズマプロセスにおける重要な技術は、ナノ粒子のサイズのコントロール技術である。申請者を含む研究グループは、プラズマに電場揺らぎを印加することで、通常の放電時と比べ、サイズ分散も、サイズも小さいナノ粒子を製成できることを見出した。しかし、この現象は、従来のプラズマプロセスにおける考え方を変えざるを得ない結果(放電電力とプラズマ密度の関係の矛盾等)が含んでおり、この電場揺らぎがなぜナノ粒子の成長を抑制するのかについては、明確なメカニズムは解明されていない。そこで、今年度は、プラズマ中のAM変調放電によるプラズマパラメータの変化を数値シミュレーションを用いて解析することにより、電子密度、電子温度のみならず、軸方向電場も時間変化することがわかった。また、実験において、ナノ粒子成長は、ガス種やガス圧力などに依存することもわかった。特に、ガス滞在時間が短いと、AM変調放電によるナノ粒子成長抑制効果が小さくなることがわかった。これらの結果は、マルチホロー放電装置におけるSiN保護膜の成膜実験においても確認した。さらに、ナノ粒子の核となる母ガスのガス流量比を小さくすることでも、同様の現象が起こることを確認した。
機械学習手法の改良も行い、少ない成膜データを用いて、成膜における重要パラメータの予測精度の向上を達成した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までの本研究の達成度は、概ね順調に進んでいる。
できていることから、概ね順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、AM変調放電における電場計測だけでなくイオンエネルギー分布との関係も明らかにする。さらに生成されるラジカル種に違いが出るかなども検証し、電子エネルギー分布に与える影響も検討する。また、昨年度から継続課題でもある、ナノ粒子量と電場、電場とプラズマ密度の相互作用関係解明を行う。それぞれ得られた結果同士の関連を明らかにする上で、現象が複雑に結びついてあることも踏まえ、さらに精度の良い機械学習を用いた 解析・評価手法も改良していく。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍でオンライン開催となった学会があるため、旅費等に当てていた経費が浮いたため、来年度に繰り越している。次年度の予算は、実験における消耗品や学会参加費にあてる計画である。
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