小型ECRプラズマ源の開発とダイヤモンド薄膜作製への応用

小型ECR等离子体源的研制及其在金刚石薄膜生产中的应用

基本信息

批准号：
05780358
负责人：
八田章光
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

永久磁石の表面磁場を有効に用いると、電磁石の場合に比べてコンパクトなプラズマ源の実現が期待できることから、永久磁石を用いた小型ECRプラズマ源の開発と、実際にそれを用いたダイヤモンド薄膜の作製を目的として研究を行った。表面磁場を利用する上で重要な要素は、磁石の配置、すなわち表面磁場の分布と、マイクロ波の供給方法である。磁場分布については、高エネルギー電子が効率よく閉じ込められるマルチリングカスプ型を用いた。この磁場分布では、磁石に沿って電子のドリフト運動が生じ、これにより円周方向のプラズマ密度の分布を均一化できることがわかっている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)領域へ効率良くマイクロ波を供給る方法として、本年度は、多重同軸円筒型のアンテナを設計・製作し、実際にプラズマの発生と計測を行った。同軸円筒型アンテナは同軸スリット部分でのプラズマ発生を抑制し、強磁場領域側からのマイクロ波入射を実現できる。実際の結果、通常のECR放電を行う圧力範囲では、カットオフすることなくマイクロ波を入射できることが確認された。また、プローブ測定により得られたプラズマパラメーターは、中心付近の直径約100mmにわたって均一となるが、磁力線の空間分布の影響を大きく受けることがわかった。すなわち、アンテナ近傍を通過する磁力線に沿って、ECR領域で生成された高エネルギー電子が多く存在するため、電子温度の上昇と浮動電位の低下が顕著である。均一なプラズマを得るためには、この磁力線分布の最適化が重要となる。今後、この磁力線の設計をすすめるとともに、これまでに得られたプラズマに材料ガスを導入して、ダイヤモンド薄膜の作製を行う予定である。

通过有效地利用永磁体的表面磁场，与电磁体的情况相比，预计可以实现更紧凑的等离子体源。因此，我们正在开发一种使用永磁体的紧凑型ECR等离子体源，并将其实际用于。为了制造金刚石薄膜而进行了研究。利用表面磁场的重要因素是磁体的布置，即表面磁场的分布，以及提供微波的方法。至于磁场分布，我们使用了多环尖点类型，可以有效地限制高能电子。众所周知，这种磁场分布引起电子沿磁体的漂移运动，可以使等离子体密度分布在圆周方向上均匀。作为一种向电子回旋共振（ECR）区域有效供应微波的方法，今年我们设计并制造了多同轴圆柱形天线，并实际生成并测量了等离子体。同轴圆柱天线抑制同轴狭缝部分处的等离子体产生，并且可以实现从强磁场侧的微波入射。实际结果证实，在发生正常ECR放电的压力范围内，可以不间断地输入微波。此外，虽然通过探针测量获得的等离子体参数在中心附近约100mm的直径上是均匀的，但发现它们受到磁场线空间分布的显着影响。也就是说，由于ECR区域中沿着经过天线附近的磁力线产生了许多高能电子，因此电子温度升高并且浮动电势显着降低。为了获得均匀的等离子体，优化该磁场线分布非常重要。未来，我们计划进一步设计这些磁力线，并通过将材料气体引入目前获得的等离子体中来制造金刚石薄膜。