反応性プラズマにおける過渡過程の分光学的研究

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所属研究班(第5班)の研究項目(プラズマの新計測法)に則り、シラン・稀ガス放電を対象に、発光分光法およびレーザー励起蛍光法を用いて、プラズマ中の発光種および非発光種の絶対数密度を測定し、そのデータに基づいて電子密度および電子エネルギー分布の解析を行った。(1)He-Ar-SiH4プラズマの発光分光計測プラズマ反応過程の第一段階を支配する電子密度および電子エネルギー分布は、衝突励起過程を通して励起準位の原子数密度に反映し、その励起原子数密度は、プラズマから放出される発光スペクトル線強度を決定する。したがって発光スペクトル線強度を解析すれば、プラズマ中の電子密度と電子エネルギー分布に関する知見が得られる。この原理をHe-Ar-SiH4ガス中の直流グロー放電負グロー領域に適用し、各種励起原子の絶対数密度を、科研費補助による分光器を利用して測定した。その励起原子密度データを基に、本年度は電子密度と電子エネルギー分布に関する定性的な検討を行った。より詳細な理論解析は来年度の課題として行う予定である。(2)レーザー励起蛍光法によるRF放電中SiH分子絶対密度の測定反応の第一段階である電子・分子衝突解離から目的生成物の形成に至る過程を解明するため、プラズマ中の中間生成分子種、特に非発光種の密度を知る必要があり、シラン・稀ガスRF放電プラズマ中のSiHを対象に、レーザー励起蛍光法を用い、蛍光の偏光に留意してその絶対強度を測定し、基底準位SiH分子の絶対数密度を決定した。(3)今後の方針:発光法による電子密度・電子エネルギー分布解析の精密化とプラズマ過渡過程解析への拡張、レーザー励起蛍光法のより多様な放電条件への適用、および非発光種検出のための新しい分光計測法の開発を検討する。