複合プラズマの生成と反応の制御

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本研究はプラズマ内の複雑な反応を単純な反応に分離して観測、制御するために、また今後の発展が予想される多元系物質の作成とその物性の制御を可能にするために、必要となるプラズマの時定数並びにプラズマの有効長の概念を確立すること、および、それらを活用するための新しいプロセス即ち、パルスプロセス、複合プラズマプロセス等の基礎を確立することを目的としており、従来にない精密にプラズマを制御する方式の確立を目指している。本年度の成果は以下の通りである。1.ECRプラズマについて、共鳴領域の形状制御とプラズマの密度の空間分布との関係を調べるために、電磁石と永久磁石の組合わせによる円筒状及び平面状の薄膜プラズマ、及び永久磁石のみによる多重リングカスプ磁場を用いた大直径高密度プラズマの生成条件を明らかにした。さらに、電離を含んだ2次元モデルを構築し、マイクロ波の伝搬特性が実験と一致することを示した。(板谷、八坂、久保)。2.パルスプロセスの基礎を固めるために、原料ガスをパルス的に導入したあとの解離や排気による時間変化の特性を定量化する手法を定めた。さらにこれを用いて、種々の複雑な反応を時定数の概念により整理し、ガスの解離特性の測定のみならず、現用のプラズマ反応装置の診断にも有効であることを示した。(板谷、八坂、久保)。3.原料ガスの電子による解離特性の違いを克服するために、シラン系のガスは高周波により、メタン系のガスはマイクロ波により別々に解離して、Si_XC_<1ーX>をXの広い範囲にわたり自由に作成する方法について、組成変化の広い範囲にわたり有効であることを実証した(松波、冬木、吉本)。4.小形ホロ-陰極プラズマ源を束ねて、大直径または多元系物質作成に適したプラズマリアクタ-とする開発を目的とし、動作パラメタと得られるプラズマとの関係を調べた。(真瀬、池畑)。