Development of 3D nanostructured zinc oxide thin film formation technology with plasma assisted process using microdroplets

使用微滴等离子辅助工艺开发 3D 纳米结构氧化锌薄膜形成技术

• 批准号: 21K04711
• 负责人: 竹中 弘祐
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04711/
• 关键词: ミストCVD; 酸化亜鉛; ガスセンサ; プラズマ支援プロセス; ガスセンサー

本研究では酸化物半導体材料の新しい表面微細構造形成プロセス技術として、酸化物半導体材料の表界面領域の物理的・化学的特性付与によって発現した機能によりデバイス特性を大きく向上させた革新的な半導体デバイス創製にブレークスルーをもたらす技術開発を念頭に、プラズマの高密度・高活性な反応場の能動制御と気相・液相界面反応の精密制御より、デバイス応用に最適な結晶構造・組成を有し、なおかつ比表面積が極大になる薄膜構造を有する高品質酸化亜鉛薄膜形成を実現に向けて、１）マイクロプラズマ支援による単一微小液滴をテンプレートとした比表面積の増大にむけた酸化亜鉛中空微粒子形成の実現と、２）酸化亜鉛中空微粒子を用いた３次元ナノ構造酸化亜鉛薄膜形成技術の開発とその構造制御技術の確立を目的に、以下の研究を行った。反応性に関わる粒子種(ラジカル)および粒子密度の変化を調べるために真空紫外吸収分光装置の構築に取り組んだ。真空紫外光源、および真空紫外光が測定可能な分光装置を設置し、大気圧中でのマイクロプラズマの微小な吸収を捉えるために、吸収長を放電領域に合わせるための最適化を進めた。これと同時にプラズマ中の液滴の振る舞いを調べるために、マイクロプラズマ中の液滴の数値計算を行い、プラズマ中の液滴の蒸発の状態を調べた。これらの結果から、プラズマ中での液滴から酸化亜鉛微粒子形成に、液滴の蒸発と液滴から供給される蒸気に起因したプラズマ中で生成されるラジカルによって、微粒子の形成および微粒子の材料としての品質に影響を与えていることを示唆する結果を得た。

在这项研究中，作为氧化物半导体材料的一种新的表面微观结构形成过程技术，我们专注于技术的开发，该技术将在创建创新的半导体设备创建创新的磁性特性中，通过赋予氧化物表面界面属性材料的物理界面和化学性质的功能，从而极大地改善了设备特性。我们旨在实现具有晶体结构和组成的高质量氧化锌薄膜的形成，最适合设备应用，并使用微质量辅助的微质量辅助的微质量辅助的微质量鉴定的微质量氧化锌的氧化锌液呈薄膜，从而使特定表面积最大化，从而最大程度地提高特定表面积。使用空心氧化锌细颗粒并建立结构控制技术的形成技术。我们研究了真空紫外吸收光谱仪的构建，以研究粒子物种（自由基）和粒子密度所涉及的反应性的变化。安装了真空紫外线和能够测量真空紫外线光的光谱设备，并进行了优化，以使吸收长度与放电面积相匹配，以便在大气压力下捕获微观吸收。同时，为了研究血浆中液滴的行为，进行了微量液滴的数值计算，以检查血浆中液滴的蒸发状态。这些结果表明，血浆中的液滴的细颗粒形成受液滴的蒸发以及由于从液滴中喂食的蒸气而产生的血浆中产生的自由基，这会影响细颗粒的形成以及材料的细颗粒的质量。

项目成果

プラズマ支援反応性プロセスを用いた機能性薄膜の低温形成

使用等离子体辅助反应工艺低温形成功能薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: 竹中 弘祐，都甲 将，内田 儀一郎，江部 明徳;節原 裕一
• 通讯作者: 節原 裕一

反応性プラズマプロセスによる酸化物半導体薄膜形成

通过反应等离子体工艺形成氧化物半导体薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: K. Takenaka;S. Toko and Y. Setsuhara;竹中 弘祐，都甲 将，節原 裕一
• 通讯作者: 竹中 弘祐，都甲 将，節原 裕一

Plasma-assisted reactive processes for low-temperature formation of functional materials

用于低温形成功能材料的等离子体辅助反应过程

• 发表时间: 2021
• 作者: Kosuke Takenaka;Yuji Hayashi;Hibiki Komatsu;Susumu Toko;Giichiro Uchida;Akinori Ebe;Yuichi Setsuhara
• 通讯作者: Yuichi Setsuhara

プラズマ支援ミストCVDによる３次元ナノ構造酸化亜鉛薄膜形成に向けたプラズマ中の液滴蒸発挙動の解析

等离子体辅助雾气CVD形成三维纳米结构氧化锌薄膜的液滴蒸发行为分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Kosuke Takenaka;Susumu Toko and Yuichi Setsuhara;竹中 弘祐，都甲 将，節原 裕一
• 通讯作者: 竹中 弘祐，都甲 将，節原 裕一

Droplet-Vaporization Behavior Analysis in Plasma for Fabrication of 3D Nanostructured Zinc Oxide Thin Films by Plasma-assisted Mist CVD

等离子体辅助雾气 CVD 制造 3D 纳米结构氧化锌薄膜的液滴蒸发行为分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Kosuke Takenaka;Susumu Toko and Yuichi Setsuhara
• 通讯作者: Susumu Toko and Yuichi Setsuhara