2010 Fiscal Year Annual Research Report
アークジェットプラズマを用いたカーボンナノチューブの形成メカニズムの解明
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22310071
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
平松 美根男 名城大学, 理工学部, 教授 (50199098)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 義則 名城大学, 理工学部, 教授 (30076591)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / アークプラズマ / プラズマ診断 / ラジカル密度 |
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| Research Abstract |
単層や2層のカーボンナノチューブを高速に作製できるアークプラズマジェット法は、その結晶性の良さと生成効率の高さが注目されている。産業応用には、さらなる高速大量作製法の実現が望まれているが、プラズマ中の重要活性種や温度等に関して定量的な計測例はなく、気相合成中の成長メカニズムもほとんど明らかになっていない。本研究では、プラズマ中のラジカル密度計測法をはじめとするプラズマ診断法を、アークプラズマジェット法に適用することで、単層ならびに2層カーボンナノチューブの高速成長メカニズムを解明し、さらに大量作製する手法を確立することを目的とする。
平成22年度においては、カーボンナノチューブ合成用アークプラズマおよびその周辺での粒子密度と温度分布の計測を実施するために、これらの診断法が適用可能な計測用ポート付カーボンナノチューブ合成用チャンバを製作するとともに、吸収分光法、レーザ誘起蛍光法ならびに縮退四光波混合法を利用したプラズマ診断システムの構築を行った。ラジカル密度計測の予備実験として、CO_2マイクロホローカソードプラズマを光源として利用した真空紫外吸収分光法をカーボンナノチューブ製造用マイクロ波プラズマに適用し、マイクロ波メタン/水素プラズマCVD中の炭素(C)原子密度計測を試みた。数十Torrという比較的高い圧力で維持されるマイクロ波プラズマにおいては、C原子は多くは生成されず、C原子密度は10^<11>cm^<-3>以下であった。一方、白色光源を用いた吸収分光法により計測したC_2ラジカルは10^<12>-10^<13>cm^<-3>程度存在し、数十Torrから大気圧プラズマにおいては、アセチレンのような高次の炭化水素が多く生成されることが示唆された。
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