ハイブリッド放電を用いた反応性プラズマの電子エネルギー・電界の新制御技術の開発

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反応性プラズマの制御を目指してプラズマの電子エネルギー・電界を制御できる新しい技術を開発した。これは、従来のプラズマ物理の実験に用いられていたダブルプラズマ装置の概念を発展させたもので、これまでのフィラメントを用いた直流放電に代わってマイクロ波プラズマ(2. 45GHz)と高周波プラズマ(13. 56MHz)を独立に生成し(ハイブリッドプラズマ)、二つのプラズマ間に直流電位を印加する。電子エネルギー・電界の制御に関する実験は反応性プラズマのプローブ計測法が確立されていない現状を考慮して、アルゴンガスを用いて行った。その結果次のことが明らかになった。(1)反応室の電子エネルギーについては(a)印加磁界を増加すると上昇したが、磁界の強さが電子サイクロトロン共鳴条件(875G)を越えるとほぼ一定になった。(b)高周波電力よりマイクロ波電力を増加する方が効果的であった。(2)電界は印加磁界の強さと配位により可能となった。(3)ハイブリッドプラズマのイオンビームも制御可能となった。すなわち、イオンビームの密度はマイクロ波電力により、ビームエネルギーは二つのプラズマ間に印加した直流電位により、それぞれ制御することが出来る。尚、供給電力の増加に基づくプローブ計測への信頼性も問題となることが分かり、サンプリング技術などで解決する予定である。更に、本装置を用いてテトラメチルスズの蒸気に酸素をキャリアガスとして低気圧反応性プラズマを生成し、イオンビームを照射して酸化スズ薄膜を作製した。その結果、ガスセンサとして十分満足できる機能を持ち、次のような特徴ある薄膜が得られた。(1)硫化水素、二酸化窒素に対して感度が高く、低濃度域での検知が可能である。(2)素子温度を変えることにより特定のガスに感度が高く選択的検知が可能である。(3)基板と膜との密着性が高い。