2010 Fiscal Year Annual Research Report
超精密低エネルギー電子プラズマ制御による低次クラスター分子集合体の形成
| Project/Area Number |
21340167
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
飯塚 哲 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20151227)
|
|---|
| Keywords | エネルギー制御 / クラスター / インパルスプラズマ / 高分子 / ナノ構造 / スパッタリング / 酸化亜鉛 / 炭素重合反応 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、プラズマ中の電子やイオンエネルギーを制御し、プラズマ中で連鎖的に起こる低次クラスターの形成過程やその生成機構を詳細に解明する。また、連続的に進行していくナノ構造の成長や形成制御のための基礎過程の解明と、その能動的制御のための基盤技術を開発する。今年度は、酸化亜鉛や酸化チタンなどの金属酸化物のナノ構造形成のための初期過程の解明やメタンの分解による炭素分子クラスター化の実験を行い、以下の成果を得た。
1.酸化亜鉛ZnOや酸化チタンTiO2は太陽電池の基板や透明電極材料として着目されている。ZnOのナノドットの生成には酸素/Arプラズマにおける酸素の流量比が重要であることが分かった。特にArとの流量比を5:1以上にすると、生成量が増した。酸素/Ar流量比を2:1まで減少するとナノロッドの生成が観測された。すなわち、過剰な酸素がZnとの反応を抑えつつ、高品質なZnO構造を形成していくことが分かった。酸素流量のTiO2に関する効果も検証された。酸素流量比を最適化することによってTiO2のナノ微粒子の形成が観測された。
2.炭素高分子のクラスター形成の初期過程では、分子が重合反応してクラスター集合体として成長していくものと考えられる。炭素源としてメタンと二酸化炭素に着目して実験を行った。いずれも気体の場合も放電電力が増すと、C_2H_2、C_2H_4、C_2H_6などの重合生成物が多く形成され、クラスター化が進むことが明らかになった。緩やかな重合化のためには、酸素、水蒸気、水素などによる酸化や還元反応が重要であり、その役割について明らかにすることができた。
本実験によって、クラスター成長の初期における重合反応や反応生成物が明らかになった。
|
