Review
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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 Part 1
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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
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マイクロプラズマの基礎と材料デバイスプロセスヘの応用
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ヘ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ヘの応用
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
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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
呈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ヘの応用を紹介する。
【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
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大気圧マイクロプラズマジェットの薄膜プロセスヘの応用
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(aSi)
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霊子デバイス製
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 :
Silicon Nano-cone) , 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製と物性
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
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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
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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
東日武史 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
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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ヘの応用
Application of Atmospheric-pressure Microplasma Processing to On-demand Material 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賃系専攻助教授
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
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Material Report R&D
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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 束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 lnGaN と光誘起電流
6.3 窒化物光触媒の安定性と水素発生
7. おわリに
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機能材料連載講座
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先端・未来分野のフッ素化学展望
Prospect for Advanced & Future Fluorine Chemistry
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・ネット技術顧間
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 燃料篭池
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 Part 1
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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
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マイクロプラズマの基礎と材料デバイスプロセスヘの応用
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ヘ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ヘの応用
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
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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
呈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ヘの応用を紹介する。
【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
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大気圧マイクロプラズマジェットの薄膜プロセスヘの応用
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(aSi)
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霊子デバイス製
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 :
Silicon Nano-cone) , 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製と物性
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
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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
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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
東日武史 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
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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ヘの応用
Application of Atmospheric-pressure Microplasma Processing to On-demand Material 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賃系専攻助教授
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
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Material Report R&D
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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 束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 lnGaN と光誘起電流
6.3 窒化物光触媒の安定性と水素発生
7. おわリに
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機能材料連載講座
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先端・未来分野のフッ素化学展望
Prospect for Advanced & Future Fluorine Chemistry
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・ネット技術顧間
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 燃料篭池
