微粒子プラズマ中の波動と物質創製に関する研究

粒子等离子体中的波运动和材料生成的研究

• 批准号: 02J08764
• 负责人: 布村 正太
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J08764/
• 关键词: 微粒子プラズマ; プラズマプロセス; 層間絶縁膜; ナノ微粒子; low-k; ポーラス; 反応性プラズマ; 国際研究者交流(ドイツ); 強結合プラズマ; 波動; 微粒子発生、成長; 熱運動

本年度は、九州大学システム情報科学研究院電子デバイス工学部門にて、多孔質超低誘電率層間絶縁膜作製法の開発に取り組むとともに、ドイツマックスプランク研究所(G.Morfill教授のグループ)との共同研究で、強結合微粒子プラズマ中の熱伝導及び自己拡散に関する研究を行った。得られた成果の一部を投稿論文としてまとめ、国際会議及び学会にて発表を行った。以下に主な研究成果を記述する。1)プラズマCVD法を用い、比誘電率(1.5-2.5)の多孔質絶縁膜の作製に成功した。有機シリコン系の材料ガスを高周波放電により解離し、活性粒子間の気相反応によりプラズマ中でナノ微粒子を生成した。放電をパルス化することで微粒子サイズを制御し、そして放電オフ期間を利用して生成したナノ微粒子を基板上に輸送し膜形成させた。膜は構造物としてのナノ微粒子及びそれらを接着する活性粒子種から成り、ナノサイズの空孔を有していた。膜質(誘電率、強度)の最適化を目指し、基板温度を変化させ基板に到達するナノ微粒子及び活性粒子量をコントロールした。本研究の成果を踏まえ、多孔質超低誘電率層間絶縁膜作製技術を米国に特許申請した。2)微粒子プラズマの熱伝導及び自己拡散に関する研究を行った。プラズマ中にミクロンサイズの微粒子を混入し微粒子プラズマを生成した後、パワー変調(ランダム周期)したレーザーをある領域の微粒子にのみ照射することで局所加熱を行った。微粒子の熱運動を時空間的にフーリエ解析することで熱エネルギーの空間分布を測定し、熱伝導係数の算出を行った。また、微粒子の平衡点からの二乗変位の時間発展を計算することで、自己拡散係数の算出を行った。現在、これらの研究成果をまとめ、Phys. Rev. Lettに論文投稿中である。

This year, we conducted joint research on the development of porous ultra-low dielectric interlayer insulating films by Professor G.Morfill, Department of Electronics Engineering, Institute of Information Science, Kyushu University, and on heat conduction and self-dispersion in strongly bound microparticles. The results of the paper were presented at international conferences and societies. The main research results are described below. 1) The porous insulating film with specific inductivity (1.5-2.5) was successfully fabricated by using the CVD method. The organic solvent system has a high frequency of dissociation, and the active particles have a high frequency of reaction. The particles are formed by the deposition of the particles on the substrate. The structure of the membrane is composed of fine particles and pores. Optimization of film quality (inductivity, strength), substrate temperature, particle and active particle content The results of this research are presented in the following paper: Preparation technology of porous interlayer dielectric film with ultra-low permittivity is applied for patent in China. 2)Research on the thermal conductivity and dispersion of micro-particles The particles in the medium are heated. The thermal motion of particles is analyzed in time and space, and the thermal conductivity is calculated. The calculation of the time evolution of the equilibrium point of the particle and the dispersion coefficient of the particle Now, the research results of Phys. Rev. Lett are submitted.

项目成果

米国特許

美国专利

• 发表时间: 2022

Wave spectra in solid and liquid complex (dusty) plasmas.

• DOI: 10.1103/physrevlett.94.045001
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: Physical review letters
• 影响因子: 8.6
• 作者: S. Nunomura;S. Zhdanov;D. Samsonov;G. Morfill

S.Nunomura.S.Zhdanov, G.E.Morfill, J.Goree: "Nonlinear longitudinal waves in a two-dimensional screened Coulomb crystal"Phys.Rev.E. 68. 026407 (2003)

S.Nunomura.S.Zhdanov、G.E.Morfill、J.Goree：“二维屏蔽库仑晶体中的非线性纵波”Phys.Rev.E。

S.Zhdanov, S.Nunomura, D.Samsonov, G.Morfill: "Polarization of wave modes in a two-dimensional hexagonal lattice using a complex (dusty) plasma"Phys.Rev.E. 68. 035401 (2003)

S.Zhdanov、S.Nunomura、D.Samsonov、G.Morfill：“使用复杂（尘埃）等离子体的二维六角晶格中波模式的偏振”Phys.Rev.E。