気相成長ナノ粒子直接照射による酸化物ナノコンポジット機能材の低温高速成膜法の開発

开发气相生长纳米颗粒直接照射低温高速沉积氧化物纳米复合功能材料的方法

• 批准号: 16656226
• 负责人: 節原 裕一
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656226/
• 关键词: ナノコンポジット; 酸化物ナノ粒子; 誘導結合プラズマ; 内部アンテナ; 製膜プロセス; 内部アンテナ型誘導結合プラズマ

本研究では、ナノ粒子をビーム状に基板へ直接照射しながらマトリックス材の同時成膜を行う新しい成膜技術を独自のプラズマ生成法を利用して開発することを目的とし、酸化物ナノコンポジット機能材の低温高速成膜を目指している。3年間の研究計画の最終にあたる本年度は、マトリックス材の形成に用いるプラズマ源の特性解明による製膜プロセスの高品質化への指針確立と共に、気相でのナノ粒子改質特性の解明に重点を置いて、以下の研究を行った。まず、マトリックス材の形成に用いる内部アンテナ型誘導結合プラズマにおいて、高品質の製膜プロセスの実現に資することを念頭に、プラズマ生成の起源であるアンテナ周辺でのプラズマパラメータの分布について詳細に調べた。アンテナ周辺での放電は、アンテナのアスペクト比、すなわち誘導電界の分布に大いに依存し、さらに静電結合に伴うプラズマの電位揺動ならびにプラズマ電位を抑制する上で、アンテナの低インダクタンス化が有効であることを明らかにした。これらの知見を基に開発したプラズマ源では、対地に対するイオンエネルギーを5〜10eVまで低減可能であることが明らかとなり、イオンダメージを抑制した高品質プロセスへの足がかりが得られた。さらに、昨年度に開発した誘導結合型プラズマノズルを用いたナノ粒子プロセス系による粒子製膜の重要なポイントとして、気相でのナノ粒子改質特性について調べた。昨年度に得られた結果をさらに詳細に検討し、希土類を含有する3元系酸化物ナノ粒子を用いた実験により、希ガスプラズマのみによる急速加熱を施した場合には相分離を生じるのに対し、反応性気体を微量含有する高密度プラズマを用いることにより、相構造の安定性を保った状態で低温相から高温相への相変換が可能となることを明らかにした。また、プラズマCVD法の併用によりナノ粒子膜へのマトリックス材の形成も容易に可能であることを示した。

在这项研究中，我们的目标是开发一种新的薄膜沉积技术，采用独特的等离子体生成方法，在用光束形式直接照射纳米粒子的同时沉积基质材料，目标是低温、高速薄膜。材料的沉积。今年是三年研究计划的最后一年，我们将重点通过阐明用于形成基体材料的等离子体源的特性以及阐明纳米粒子的特性来建立提高成膜工艺质量的指南然后我进行了以下研究。首先，在用于形成基体材料的内部天线型电感耦合等离子体中，我们详细研究了作为等离子体产生根源的天线周围的等离子体参数的分布，目的是为实现高介电常数做出贡献。优质的成膜工艺。天线周围的放电很大程度上取决于天线的纵横比，即感应电场的分布，并且降低天线的电感可以有效地抑制等离子体电位波动和由于电容耦合而导致的等离子体电位。据透露，基于这些发现开发的等离子体源可以将到达地面的离子能量降低至5至10 eV，为抑制离子损伤的高质量工艺提供了立足点。此外，我们还研究了气相中的纳米颗粒改性特性，这是使用去年开发的感应耦合等离子体喷嘴的纳米颗粒处理系统形成颗粒膜的重要点。我们对去年获得的结果进行了更详细的研究，并使用含有稀土元素的三元氧化物纳米颗粒进行了实验，结果表明，通过使用含有微量反应气体的高密度等离子体，可以在低温下进行相转变。相转变为高温相，同时保持相结构的稳定性。我们还表明，通过结合使用等离子体CVD，可以在纳米颗粒薄膜上轻松形成基质材料。

项目成果

次世代メートルサイズ大面積プロセス用プラズマ源

适用于大面积工艺的下一代米级等离子体源

• 发表时间: 2005
• 期刊: プラズマ・核融合学会誌 81・2
• 作者: T.Mano;O.Sugiyama;Y.Shibuya;H.Nakayama;O.Takai;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;Kosuke TAKENAKA;Hiroshige DEGUCHI;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;H.Deguchi;節原裕一;節原裕一
• 通讯作者: 節原裕一

Development of Large-Area Uniform RF Plasma Sources with Low-Inductance Internal Antenna Units -Effects of Antenna Size and Configurations-

开发具有低电感内部天线单元的大面积均匀射频等离子体源 -天线尺寸和配置的影响 -

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc.6^<th> International Conf.on Reactive Plasmas and 23^<rd> Symp.on Plasma Processing, Matsushima, Japan, Jan.24-27, (2006)
• 作者: T.Mano;O.Sugiyama;Y.Shibuya;H.Nakayama;O.Takai;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;Kosuke TAKENAKA;Hiroshige DEGUCHI;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;H.Deguchi
• 通讯作者: H.Deguchi

メートルサイズの大面積プロセスに向けたプラズマ技術

用于米级大面积工艺的等离子技术

• 发表时间: 2005
• 期刊: 表面技術 56・5
• 作者: T.Mano;O.Sugiyama;Y.Shibuya;H.Nakayama;O.Takai;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;Kosuke TAKENAKA;Hiroshige DEGUCHI;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara;H.Deguchi;節原裕一
• 通讯作者: 節原裕一

Designing of Meters-Scale Ultra-Large Area RF Plasma Sources Sustained with Multiple Low-Inductance-Antenna Modules

多低电感天线模块维持的米级超大面积射频等离子体源设计

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. 24th Symp. on Plasma Processing, Osaka, Japan, 2007.1.29-31
• 作者: T.Mano;O.Sugiyama;Y.Shibuya;H.Nakayama;O.Takai;Y.Setsuhara;Y.Setsuhara
• 通讯作者: Y.Setsuhara

Phase Structure Control of Yttrium Iron Garnet Nanoparticle Films Using Inductively-Coupled High-Pressure RF Plasmas

使用电感耦合高压射频等离子体控制钇铁石榴石纳米粒子薄膜的相结构

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. 24th Symp. on Plasma Processing, Osaka, Japan, 2007.1.29-31
• 作者: T.Mano;O.Sugiyama;Y.Shibuya;H.Nakayama;O.Takai;Y.Setsuhara
• 通讯作者: Y.Setsuhara