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マイクロ・ナノプラズマ技術とその産業応用

  • Micro-/Nano-Plasma Technology and Industrial Applications
★ 固体・液体・気体に続く第四の物質状態『プラズマ』その中でも近年注目を集めるマイクロ・ナノプラズマの総書!
★ 発生・診断の基礎的部分と、デバイス・医療バイオ分野への応用を網羅した一冊!
★ 今後の展望として,PDPを例に取った産業応用,更に新たな産業化への道標を提示!

商品コード: T0536

  • 監修: 橘邦英・寺嶋和夫
  • 発行日: 2006年12月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判,329ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-657-2
こちらの書籍については、お問い合わせください。
  • プラズマ,発光,EUV,分光

刊行にあたって

 従来,多くのプラズマ応用技術では,できるだけ大きな容積あるいは面積に均一なプラズマを生成する方向が思考されてきた。その発想を逆転して,空間的尺度をmmからμm,さらにはnmに至るまでスケールダウンしていけばその先に何が見えてくるだろうか。そのような好奇心からスタートしたマイクロプラズマ研究への関心が,近年急速に高まってきている。その理由としては,ただ小さいだけではないという特徴が漸く見えてきたからではないだろうか。
 プラズマは本来,高い反応性,高効率の発光性,可変な誘電・導電性という3つの優れた性質を有している。これらの固有の上述の微小空間の特性を巧みに組み合わせることによって,いろいろな応用のアイデアが湧き出てくる。さらには,マイクロプラズマを単独で用いるか,あるいは複数を配列させて用いるかという選択の自由度を掛け合わせれば,さらにその可能性は広がっていく。その身近な一例としては,発光性×微小性×集積化の組み合わせによって画像表示という機能を引き出したものがPDPということになる。
 本書では,そのようなマイクロプラズマの特徴を利用したさまざまな技術について,特にナノ・バイオ材料プロセスや新規なマイクロプラズマデバイスにスポットを当てて,先端の研究が紹介されている。
(「はじめに」より抜粋) 

2006年12月
橘 邦英 (京都大学 工学研究科 電子工学専攻 教授)

著者一覧

橘 邦英   京都大学 工学研究科 電子工学専攻 教授
石井彰三   東京工業大学 大学院理工学研究科 電気電子工学専攻 教授
河野明廣   名古屋大学 工学研究科 電子情報システム専攻 教授
櫻井 彪   山梨大学大学院 医学工学総合研究部 教授
川田重夫   宇都宮大学 工学研究科 エネルギー環境科学専攻 教授
中村恭志   東京工業大学大学院 理工学研究科 土木工学専攻 助教授
寺嶋和夫   東京大学 大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻 助教授
野間由里   東京大学 大学院新領域創成科学研究科 物質系専攻
野崎智洋   東京工業大学大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 助手
岡崎 健   東京工業大学大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 教授
白井 肇   埼玉大学大学院 理工学研究科 物質科学部門 助教授
藤山 寛   長崎大学大学院 生産科学研究科 教授
関口秀俊   東京工業大学大学院 理工学研究科 化学工学専攻 助教授
酒井 道   京都大学大学院 工学研究科 電子工学専攻 講師
斧 高一   京都大学大学院 工学研究科 航空宇宙工学専攻 教授
東口武史   宇都宮大学大学院 工学研究科 エネルギー環境科学専攻 助手
窪寺昌一   宮崎大学 工学部 電気電子工学科 教授
清水禎樹   (独)産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 高密度界面ナノ構造チーム 研究員
佐々木毅   (独)産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 高密度界面ナノ構造チーム 主任研究員
越崎直人   (独)産業技術総合研究所 界面ナノアーキテクトニクス研究センター 副研究センター長;(併)高密度界面ナノ構造チーム チーム長
堀  勝   名古屋大学大学院 工学研究科 電子情報システム専攻 教授
畠山力三   東北大学 大学院工学研究科 電子工学専攻 教授
岡田 健   東北大学 大学院工学研究科 電子工学専攻
金子俊郎   東北大学 大学院工学研究科 電子工学専攻 助教授
葛谷昌之   松山大学 薬学部 薬品物理化学研究室 教授
崎山幸紀   東京大学大学院 工学系研究科 機械工学専攻 助手
秋津哲也   山梨大学大学院 医学工学総合研究部 人間環境医工学専攻 教授
黒澤 茂   (独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 主任研究員
張替寛司   筑波大学 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻
愛澤秀信   (独)産業技術総合研究所 環境管理技術研究部門 研究員
鈴木博章   筑波大学 数理物質科学研究科 教授
一木隆範   東京大学大学院 工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻・総合研究機構(兼任) 助教授/東京大学 ナノバイオ・インテグレーション研究拠点(CNBI)
沖野晃俊   東京工業大学大学院 総合理工学研究科 創造エネルギー専攻 助教授
宮原秀一   東京工業大学 原子炉工学研究所 日本学術振興会 特別研究員
安岡康一   東京工業大学 電気電子工学専攻 助教授
秋山秀典   熊本大学大学院 自然科学研究科 複合新領域科学専攻 教授
篠田 傳   東京大学 生産技術研究所 客員教授;(株)富士通研究所 フェロー
粟本健司   (株)富士通研究所

目次

【第一編 発生と診断】
第1章 マイクロプラズマの生成とその課題
1. マイクロプラズマ生成法の分類
2. マイクロプラズマの生成と制御
3. 大気圧マイクロプラズマ
4. 微細ガス流を用いた大気圧直流放電によるマイクロプラズマの生成
4.1 微細ガス流のある微小電極間における直流放電
4.2 大気圧グロー放電とマイクロプラズマ
5. 微小液滴を用いたマイクロプラズマの生成
6. 固体微粒子を用いたマイクロプラズマの生成

第2章 診断
1. プラズマの基本的特性とプラズマ診断
1.1 はじめに
1.2 プローブ計測
1.3 マイクロ波・ミリ波・光伝播
1.4 発光分光
1.5 吸収分光
1.6 レーザー誘起蛍光
1.7 レーザー散乱

2. マイクロプラズマの分光学的診断
2.1 マイクロ波励起マイクロギャッププラズマ
2.2 レーザートムソン散乱による電子密度・電子温度の計測
2.3 分子スペクトルの発光分光によるガス温度の計測
2.4 吸収分光によるAr準安定電子密度の計測

3. プラズマと固体のマイクロ界面診断
3.1 まえがき
3.2 プラズマの界面近傍の振る舞い
3.2.1 準安定励起原子の特性
3.2.2 荷電粒子の振る舞い
3.3 プラズマ励起種の固体表面ミクロ計測
3.3.1 エヴァネッセント波の特性とミクロ分光法への適用
3.3.2 LIEF法とマイクロプラズマ観測
3.3.3 クロスビーム型LIEF法と壁反射
3.3.4 光導波路型ELA法と壁近傍原子密度
3.4 電気光学結晶を用いた固体表面の壁電位・壁電荷ミクロ計測
3.4.1 電気光学結晶による測定原理
3.4.2 同一平面型PDP様バリアー放電の壁電荷計測
3.5 あとがき

第3章 マイクロプラズマシミュレーション
1. はじめに
2. レーザーピンセットによるアト秒マイクロ電子バンチの生成
3. 高品質の高エネルギーマイクロイオンバンチ生成制御
4. Vlasov-Maxwell並列シミュレーション
5. マイクロプラズマシミュレータ(クローズドグリッドシステム利用支援)
6. おわりに

【第二編 材料工学への応用】
第1章 マイクロプラズマの材料デバイスプロセスへの応用
1. 緒言
2. マイクロプラズマの基礎
2.1 はじめに
2.2 マイクロプラズマ発生
2.3 マイクロプラズマの特性
3. 材料デバイスプロセスへの応用
4. おわりに

第2章 ナノクラスター・粒子創成
1. はじめに
2. シリコンナノ粒子の合成とマイクロプラズマリアクターの役割
3. 実験装置
4. マイクロプラズマの特性
5. シリコンナノ粒子の合成
5.1 水素添加の効果
5.2 シリコンナノクラスター・粒子のフォトルミネッセンス
6 おわりに

第3章 大気圧マイクロプラズマジェットの薄膜プロセス応用
1. はじめに
2. 大気圧熱マイクロプラズマジェットの生成とa-Si膜の短時間結晶化
3. 再結晶化Si膜の微細構造評価とTFTおよび太陽電池素子への応用
4. 非晶質Si結晶化機構の診断
5. おわりに

第4章 低圧環境下でのマイクロプラズマの生成と製膜への応用
1. はじめに
2. 磁界中マイクロ波放電理論
3. 実験装置および方法
4. 実験結果
4.1 磁界中マイクロ波による同軸型低気圧マイクロプラズマの放電開始特性
4.2 ミラー磁界中マイクロ波による同軸型低気圧マイクロプラズマの診断
5. PIC-MCシミュレーション
6. 低気圧マイクロプラズマによる細管内壁スパッタコーティング
6.1 実験装置
6.2 実験結果及び考察
7. まとめ

第5章 マイクロプラズマリアクターを利用した材料・化学合成
1. はじめに
2. オゾン合成
3. アンモニア合成
4. 芳香族化合物の部分酸化
5. マイクロチャネル内CVD
6. マイクロプラズマリアクターの集積化
7. おわりに

第6章 マイクロプラズマデバイスの創製
1. はじめに
2. マイクロプラズマによる3端子デバイス
3. マイクロプラズマによる電磁波制御デバイス
3.1 電磁波制御の概要
3.2 マイクロストリップ線路における動的T分岐デバイスの作製
3.3 マイクロプラズマ柱の2次元結晶状配置によるミリ波制御
4. 今後の展望

第7章 マイクロプラズマスラスタ
1. はじめに
2. 超小型衛生/シリコンナノサテライト
3. マイクロプラズマスラスタ
4. マイクロ波励起マイクロプラズマ源を用いたマイクロプラズマスラスタ
4.1 モデル解析
4.2 マイクロプラズマ源とプラズマ特性
4.3 マイクロノズルと推進性能
5. おわりに

第8章 次世代リソグラフィー用短波長光源
1. はじめに
2. EUV光源への要求出力
3. レーザー生成マイクロプラズマ光源
4. 液体ジェットまたは液滴ターゲットを用いたレーザー生成マイクロプラズマ
5. ターゲット媒質の選択
6. 塩化リチウム水溶液ターゲットを用いたEUV光の特性
7. スズナノ粒子混入水溶液ターゲットを用いたEUV光の特性
8. おわりに

第9章 オンデマンド材料プロセシングのための大気圧マイクロプラズマデポジション技術
1. はじめに
2. マイクロプラズマデポジション装置~オンデマンド材料プロセシングのための装置仕様
3. 金属ワイヤーを原料として利用するデポジション法
3.1 酸化タングステンのマイクロデポジション
3.2 酸化物微粒子の生成メカニズム~酸化モリブデン微粒子生成を例に
4. 液体原料供給のネブライザーの開発
5. おわりに

第10章 プラズマナノプロセス用マイクロプラズマ分光診断
1. はじめに
2. 真空紫外吸収分光法の原理
3. マイクロプラズマを利用した真空紫外吸収分光計測用光源
4. 真空紫外吸収分光システム
5. マイクロプラズマ光源MHCLのスペクトル同定
6. 窒素、酸素原子計測
7. プラズマナノプロセス中の原子状ラジカル絶対密度計測
8. 真空紫外吸収分光システムの高機能化

【第三編 医療・バイオテクノロジーへの応用】
第1章 DNA超分子システム創成への応用
1. はじめに
2. 気体プラズマと電解質プラズマ
3. 実験配位
4. 実験結果と考察
5. 超分子システムへの展開
6. まとめ

第2章 プラズマ技術の薬物送達システム開発へのバイオ応用
1. はじめに
2. プラズマ高分子表面化学
3. プラズマ技術のバイオアプリケーション:DDS開発への応用
4. マイクロプラズマ技術が可能にするテーラーメイド型DDSの構築
5. おわりに

第3章 医療装置への応用
1. はじめに
2. 生体組織とプラズマの相互作用
3. 医療用プラズマ源と効果
3.1 気相におけるスパーク放電の利用
3.2 気相におけるコロナ・グロー放電の利用
3.3 液中プラズマの利用
4. おわりに

第4章 半導体オープニングスイッチ方式大気圧グロープラズマのバイオ応用
1. はじめに
2. 高周波励起大気圧プラズマによる滅菌
3. 誘導性エネルギー蓄積方式パルスパワー励起
4. SI-Thyの電流阻止動作
5. コロニーカウント法による生存菌数測定
6. 実験結果及び考察
7. おわりに

第5章 センシングプロセスへの応用
1. はじめに
2. マイクロプラズマ重合法
2.1 マイクロプラズマ重合装置の開発
2.2 マイクロプラズマ重合膜の合成とキャラクタリゼーション
2.3 マイクロプラズマ重合膜へのガス吸着及び抗体固定化の検討
3. おわりに

第6章 マイクロプラズマ技術の先端バイオ計測への展開
1. はじめに
2. マイクロプラズマのμTASへの応用研究の現状
3. 大気圧マイクロICP発光分析システムの開発
4. おわりに

第7章 微量元素分析への応用
1. はじめに
2. 微量元素分析用マイクロプラズマ源
3. マイクロプラズマ源の基本特性
4. ハロゲン元素の発光分光分析
5. マイクロプラズマ質量分析装置の原理
6. マイクロプラズマ質量分析装置による観測結果
7. おわりに

第8章 大気圧酸素ラジカルフローと水処理への応用
1. はじめに
2. マイクロプラズマによるオゾンフローの生成
3. プラズマ外のラジカル空間分布
4. マイクロプラズマを用いた水の直接処理
5. マイクロプラズマのパルス駆動
6. おわりに

第9章 ハイパワーパルス式マイクロプラズマの環境・バイオプロセスへの応用
1. はじめに
2. 大気圧気体中プラズマの特性
3. 水中プラズマの特性
4. バイオエレクトリクス
5. 湖沼浄化
6. 応用の広がり
7. おわりに

【第四編 マイクロ・ナノプラズマの今後の展望】
第1章 産業応用の新展開
1. はじめに
2. カラーPDP基本技術の開発
3. PDPの次世代技術開発と超大画面化技術
4. おわりに

第2章 戦略的基礎研究―新たな産業化の核として
1. はじめに
2. 単体としての機能と用途
3. 集合体としての機能と用途
4. おわりに
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