大気圧プラズマを利用したラジカル反応加工に関する研究-反応素過程の理論的解明-

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本研究の目的は、我々の提唱する大気圧プラズマを用いたプラズマCVMをあらゆる材料に適用するために、量子力学的計算手法を用いて加工の反応素過程の解明を行い、最適な反応系を設計するところにある。これまでに、ラジカル照射型のプラズマCVM加工装置により、反応生成物の蒸気圧から見ればどちらでも加工可能と考えられるFラジカル及びC1ラジカルを用いてシリコンの加工実験を行ったところ、Fラジカルでは加工が進行するがC1ラジカルでは加工現象が見られないことが分かっている。この事を説明するため、昨年度は第一原理分子動力学シミュレーションによりSi(100)2×1面にF及びC1原子を被覆率0.25で吸着させた時の結合次数の計算を行った結果、実験結果と定性的に一致する計算結果が得られている。本年度は、ハロゲンの被覆率を1.0として再度同様の計算を行った。その結果、やはり実験結果に一致する計算結果を得ることができたが、昨年度同様、シリコンの結合が切れるには至らなかった。そこで、被覆率1.0の状態から更にハロゲン原子を表面に近づける計算を行ったところ、表面再構成結合が切れるという新しい計算結果を得ることができた。今後は更に計算を進め、シリコン原子が表面から除去される反応素過程をシミュレーションで明らかにしていくと同時に、現在プラズマCVMにより加工が困難な材料に対する解を得るため、実験及び計算の両面からアプローチしていく予定である。