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。

这项研究旨在开发一种新的膜形成技术，该技术使用独特的等离子体产生方法将纳米颗粒直接辐射到基板上，同时将基质材料沉积，同时将纳米颗粒辐射到基板上，并旨在实现氧化物纳米复合材料功能材料的低温高速沉积。今年是我们三年研究计划的最后一年，我们进行了以下研究，重点是阐明用于形成矩阵材料的等离子源的性能，建立了改善膜形成过程质量的准则，并阐明了气相中纳米粒子重整的性能。首先，我们详细研究了天线周围的血浆参数的分布，这是血浆产生的起源，其电感耦合等离子体用于基质材料的形成，因此它有助于实现高质量的膜形成过程。天线周围的排放在很大程度上取决于天线的纵横比，即诱导的电场的分布，并且已经发现降低天线电感能力有效抑制等离子电位波动和与静电偶联相关的血浆电位。根据这些发现，据透露，开发的等离子源可以将相对地面的离子能量降低到5-10 eV，从而为抑制离子损伤的高质量过程提供了垫脚石。此外，我们研究了使用纳米颗粒工艺系统使用电感耦合的血浆喷嘴去年开发的纳米颗粒工艺系统的颗粒膜形成的重要点，作为颗粒膜形成的重要点。更详细地检查了去年获得的结果，并使用含有稀土的三元氧化物纳米颗粒进行了实验表明，仅使用罕见的气体等离子体快速加热时，相位分离发生，而使用少量的反应性气体的高密度等离子体则可以从较低的相位相位到一个高型相位的相位阶段，同时可以实现阶段的相位阶段，从而可以实现相位的相位。还已经表明，使用等离子体CVD方法可以很容易地在纳米颗粒膜上形成矩阵材料。

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