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月刊機能材料 2006年5月号

【特集】 マイクロプラズマ技術のナノ・バイオ材料工学への応用―Part1

商品コード: M0605

  • 発行日: 2006年4月5日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0286-4835

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目次

【特集】 マイクロプラズマ技術のナノ・バイオ材料工学への応用―Part1

序論:ものさしを変えてみる―マイクロプラズマ研究の新展開―
橘邦英(京都大学大学院 工学研究科 電子工学専攻 教授)


マイクロプラズマの基礎と材料デバイスプロセスへの応用
Application of Microplasmas to Materials Device Process
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)

 マイクロプラズマの基礎について、各種のマイクロプラズマ発生例とともに、高密度性などの特長について解説をする。その後、われわれの研究を中心に、超臨界流体プラズマ、プラズマファイバー、プラズマペンなどの新しいプロセスツールを用いた高圧、大気圧、高真空環境といった各種の環境における材料デバイスプロセスへの応用についての話題を提供する。

【目次】
1. はじめに
2. マイクロプラズマの基礎―マイクロプラズマとは?
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
3.1 高気圧環境―超臨界流体マイクロプラズマ応用
3.2 大気圧マイクロプラズマ応用
3.3 高真空環境マイクロプラズマ応用
4. おわりに


マイクロプラズマのナノクラスター・粒子創製への応用
Application of Microplasma to Silicon Nanoclusters/Nanoparticles Synthesis
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)

 量子物性をもったシリコンナノ粒子は、生体・医療からエネルギーまで幅広い応用が期待されている新材料である。われわれは、容量約1μlのマイクロ空間で形成される非熱平衡プラズマを用い、SiCl4から粒径3~20nmのシリコンナノ粒子を連続合成するプロセスを実現した。本来、反応性プラズマは、酸化、還元、不活性などさまざまな環境で材料プロセスを構築できる特徴を有している。これをマイクロ空間で形成することによって、物理的・化学的に高度に非平衡化された反応場を作り出し、新規材料合成プロセスとして大きな波及効果を生み出すことが可能となる。本稿では、マイクロプラズマの概要とシリコンナノ粒子合成プロセスへの応用を紹介する。

【目次】
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
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
6. おわりに


大気圧マイクロプラズマジェットの薄膜プロセスへの応用
Microplasma Jet:Characterization and Its Application to Thin Film Processing
白井肇(埼玉大学 工学部 機能材料工学科 助教授)

 大気圧マイクロ熱プラズマジェットを局所領域に生成し、アモルファスシリコン(a-Si)薄膜の短時間結晶化およびシリコン・炭素系ナノ構造形成へ応用した。再結晶化a-Si膜をTFT、太陽電池へ応用し、性能評価を通して、プラズマアニールが電子デバイス製造プロセス技術に応用可能であることを実証した。また針状シリコンナノ結晶(SNC:SiliconNanocone)、ナノチューブ(CNT)などシリコン・炭素系ナノ構造形成が可能であることがわかった。これらの形成過程を実時間その場計測を通して機構解明を行った。

【目次】
1. はじめに
2. 実験
3. a-Si膜短時間結晶化とTFT、太陽電池素子への応用
4. マイクロプラズマジェットによるシリコン・炭素系ナノ構造の作成と物性
5. SNC成長およびa-Si結晶化機構
6. SNC成長初期過程の可視光反射率・コンダクタンスの実時間計測
7. おわりに


マイクロプラズマデバイスの創製
Fundamental Design of Microplasma Devices
酒井道(京都大学大学院 工学研究科 電子工学専攻 助手)
橘邦英(京都大学大学院 工学研究科 電子工学専攻 教授 )

 マイクロプラズマは、その動的性質を生かして、新規デバイスの主要な構成要素となりうる。ここでは、3電極構造をもつデバイスおよび電磁波制御デバイスについて説明するが、特に電磁波制御デバイスは、マイクロプラズマ特有の高電子密度性および集積化により発現する高機能性が生かされる有望なマイクロプラズマ応用である。

【目次】
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


マイクロプラズマの次世代リソグラフィー用短波長光源への応用
Microplasma for Short-wavelength Light Source for the Next Generation Lithography
東口武史(宮崎大学 工学部 助手)
窪寺昌一(宮崎大学 工学部 教授)

 次世代半導体リソグラフィー露光用光源としてのレーザー生成マイクロプラズマ方式極端紫外光源について述べている。レーザー生成マイクロプラズマの能動的制御に加えて、スズナノ粒子混入水溶液マイクロジェットターゲットを用いることにより、変換効率が1%以上の低デブリ・高効率光源を実現した。

【目次】
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


大気圧マイクロプラズマのオンデマンド材料プロセシングへの応用
Application of Atmospheric-pressure Microplasma Processing to On-demandMaterial Processing
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)
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)
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)
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 研究副センター長 高密度界面ナノ構造チーム チーム長)

 オンデマンド材料プロセシングという技術コンセプトのもとに、われわれが開発した大気圧マイクロプラズマデポジション技術について、その装置と、固体および液体原料を利用したプロセスを中心に紹介する。有害な原料を使用せずに大気中でさまざまな材料デポジションの可能性を示唆する本開発技術は、マイクロプラズマ材料プロセシングの応用分野を広げるものと期待できる。

【目次】
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したデポジション法
4. 液体原料供給ネブライザーの開発
5. おわりに


Material Report
R&D
窒化物光触媒による水からの水素発生
Hydrogen Gas Generation by Splitting Water using Nitride Photocatalysis
大川和宏(東京理科大学 理学部 応用物理学科 助教授(兼)科学技術振興機構 中村不均一結晶プロジェクト グループリーダー)

 水を分解して水素ガスを発生させる光触媒としての機能を、窒化物半導体に発見した。窒化物半導体は青色発光ダイオード材料として有名であるが、その光電気化学的な諸特性を調べた。窒化物半導体のバンドギャップは可視光領域にまで感度をもつように制御可能である。水素発生効率を大幅に向上させる可能性を秘めている。

【目次】
1. はじめに
2. 半導体光触媒による水素発生原理
3. 実験条件
4. GaN表面での化学反応
5. GaNのバンド端電位の決定
6. 窒化物光触媒の光誘起電流特性
6.1 結晶性の影響
6.2 InGaNと光誘起電流
6.3 窒化物光触媒の安定性と水素発生
7. おわりに


機能材料連載講座:先端・未来分野のフッ素化学展望(第3回)
光通信関連/新エネルギー材料
A Field of Optical Communication & New Energy
松尾仁(ディ・アル・ケイ・ネット 技術顧問)

【目次】
1. 光通信関連
1.1 光ファイバー
1.2 光導波路
1.3 周辺材料
2. 新エネルギー材料
2.1 二次電池
2.2 燃料電池
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