反応性プラズマ中浮上帯電ダイヤモンドの3次元結晶成長法

悬浮在反应等离子体中的带电金刚石三维晶体生长方法

• 批准号: 13878082
• 负责人: 飯塚 哲
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13878082/
• 关键词: 微粒子プラズマ; ダイヤモンド微粒子; 電子温度制御; 微結晶ダイヤモンド; グラファイト; メタンプラズマ; 結晶核成長; 高周波放電; プラズマCVD

空間に浮かせたまま3次元的に結晶成長をさせることができれば、結晶は基板などに邪魔されることなく自由に成長し、純粋な結晶を作る上で極めて有用と考えられる。本研究では、低電子温度化したメタン水素プラズマ空間内に、負に帯電したダイヤモンド微粒子を浮上させ、その表面に成膜することによりダイヤモンド微粒子の空間的成長過程を明らかにする。真空容器内にダイヤモンド微粒子浮上装置を組み立てて実験を行なった。実験装置は円筒状であり、上下の部分に分割する。下部はプラズマ源であり、13.56MHzの平行平板高周波放電を行ってプラズマを生成する。上部との境界には、竜子温度制御用のグリッドを設置し、このグリッドの位置を調整することによって上部に生成されるプラズマの電子温度を制御する。グリッドによって低温化された上部のプラズマ領域にダイヤモンド微粒子を注入し、プラズマ中に浮上させた。2時間、4時間、8時間経過後に浮上微粒子を回収してラマン分光、及びSEMで表面を観察した。2時間のダイヤモンド微粒子の表面に数10nm程度の結晶核が多数成長してることが分かった。4時間、8時間とプロセス時間が増すにつれて、結晶核の密度及び大きさが増加することが分かった。この希晶核の成分は炭素であることが分析の結果分かった。結晶核の形状ば正四角錘のようであり、(111)面をもつダイヤモンド結晶核の発生と思われる。このとき、ダイヤモンドの外部加熱は無く、200度以下の低温でダイヤモンドが成長したものと考えられる。この条件の元で、ニッケルの基板にも同様な結晶核が観察された。本研究で用いたダイヤモンド浮上成長法は、低電子温度プラズマ中でのみ有効であることが分かった。

Space floats the crystal growth of the 3-dimensional space, and the crystallizes the substrate. The evil spirit grows freely, the crystallization of the evil spirit makes it useful, and the crystallization of the pure spirit makes it useful. This research focuses on the use of low-electron-temperature hydrogenated hydrogen in the space and negative-electronic microparticles. The growth process of the micro-particle space that floats on the surface and forms a film is known as the film. The microparticle floating device in the vacuum container is set up by the manufacturer. The 実験 device has a cylindrical shape and is divided into upper and lower parts. The lower part is a high-frequency discharge source and a 13.56MHz parallel plate high-frequency discharge generator. Upper とのrealm には, 竜子 temperature control royal のグリッドを setting し, このグリッドのposition Set and adjust the upper part of the electronic temperature control system.グリッドによってlower temperatureされたupperのプラズマareaにダイヤモンドmicroparticleをinjectionし、プラズマ中にさせた. After 2 hours, 4 hours, and 8 hours, the floating particles were recovered, spectroscopically, and the surface was inspected by SEM. 2. The surface of the microparticles in the 2nd time is about 10nm, and the crystallization nuclei are grown in large numbers. 4 time, 8 time とプロセス时が嗗すにつれて, density of the crystal nucleus and び大きさが嗗加することが分かった. The composition of the crystal nucleus is carbon and the results of the analysis are divided. The shape of the crystal nucleus is the positive square hammer, and the (111) surface is the shape of the crystal nucleus.このとき, ダイヤモンドの External heating は无く, low temperature でダイヤモンドが growth したものと考えられる below 200 degrees.このconditionsの元で、ニッケルのsubstrate にも Same 様なcrystallization nucleus が観看された. In this study, we used the floating growth method of いたダイヤモンド, and the low electron temperature プラズマ中でのみeffective method.

项目成果

飯塚 哲他: "低圧プラズマによるダイヤモンド合成"New Diamond. 18. 18-19 (2002)

Tetsu Iizuka 等人：“使用低压等离子体合成金刚石”New Diamond 18. 18-19 (2002)。

S.Iizuka他: "Behaviors of fine particles in plasmas under microgravity condition"Proc. 23rd Int. Sympo. on Space Tech. and Science. 2. 1724-1729 (2002)

S. Iizuka 等人：“微重力条件下等离子体中的细颗粒行为”，《太空技术与科学》第 23 期研讨会。

S.Iizuka他: "Caracteristic properties of fine-diamond particles levitated inhydrogen-methane plasma"Proc. 20th Symposium on Plasma Processing. 99-100 (2002)

S. Iizuka 等人：“氢甲烷等离子体中悬浮的细金刚石颗粒的特性”Proc. 第 20 届等离子体加工研讨会 (2002)。

K.Fukagawa 他: "Behaviors of single fine particle in a dc discharge plasma"Proc. 18th Simposium on PLasma Processing. 409-410 (2001)

K.Fukakawa 等人：“直流放电等离子体中的单个细颗粒的行为”Proc. 18th Simposium on Plasma Process (等离子体处理) 409-410 (2001)。

N.Sato 他: "Dynamics of fine particles in magnetized plasmas"Physics of Plasmas. 8. 1786-1790 (2001)

N.Sato 等人：“磁化等离子体中细颗粒的动力学”，《等离子体物理学》8. 1786-1790 (2001)。