気相法による表面形成においてナノサイズクラスターの堆積が果たす役割の解明

气相法阐明纳米簇沉积在表面形成中的作用

• 批准号: 18360376
• 负责人: 島田 学
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18360376/
• 关键词: ドライプロセス; ナノ粒子; 薄膜; 融合; 輸送現象; 沈着; プラズマ場; エアロゾル; 付着; 気中イオン; 移動現象

本研究では、薄膜形成のためのドライプロセスにおいて、クラスター状の気中浮遊物質の堆積が有効となったり、あるいは望ましくなくなったりする条件を明らかにするために、クラスターおよびナノ粒子を固体表面に気相輸送し、付着させて、これにより生じる薄膜の形態などの性状と付着・堆積条件との関係を、主に実験的に解明することを目的として研究を行った。本年度の研究成果の概要は、以下のとおりである。1.ナノ粒子およびクラスターの性状およびプラズマ電場の影響をより明確にできるように、前年度まで用いてきた実験装置を改良した。2.堆積実験後の試験片表面、断面の観察、計測、および試験片の質量増加速度のモニタリングにより、クラスターの基板への到達頻度、輸送場の圧力、基板温度などの条件と堆積表面の形状の関係を明らかにした。堆積物の移動、融合により形成された島状構造、塊状・突起状形態の代表的サイズは、主に到達頻度と温度の増大により大きくなることがわかった。3.分子状物質の堆積によって膜生成が起こる状況下で、ナノ粒子・クラスターが同時に堆積する場合の表面形態の検討を行ったところ、数十nm前後のサイズの粒子の堆積によって平坦膜の形成がもっとも阻害されることがわかった。4.これまでの実験結果をふまえて薄膜形態の形成過程のモデルを考察し、膜の表面および内部の形態を決定づける主要な因子は、クラスター、粒子の表面への到達頻度と、表面移動、融合の時間スケールであることを明らかにした。粒子サイズ、濃度、沈着速度、気相輸送場の変化ならびに電場の影響の有無で生じるこれらの時間スケールのび相対的な違いにより、稠密な平坦膜、単位構造の大きい粗面膜、多孔のナノサイズ構造を有する空隙膜などがそれぞれ形成される条件が生じることがわかり、目的とする形態の薄膜をクラスター、ナノ粒子堆積によって形成するための指針が得られた。

This study で は, film forming の た め の ド ラ イ プ ロ セ ス に お い て, ク ラ ス タ ー shape の 気 suspended matter in の accumulation が have sharper と な っ た り, あ る い は hope ま し く な く な っ た り す る conditions を Ming ら か に す る た め に, ク ラ ス タ ー お よ び ナ ノ particle を solid surface に し 気 phase transportation, pay the さ せ て, こ れ に よ り raw じ る film の form な ど と pay の traits, accumulation conditions are と の masato を, Lord に be 験 of に interpret す る こ と を purpose と し を line っ て research た. Summary of <s:1> research achievements <e:1> of this year, the following is とお とお である である. 1. ナ ノ particle お よ び ク ラ ス タ ー の traits お よ び プ ラ ズ の マ electric field influence を よ り clear に で き る よ う に, former annual ま で with い て き た be modified し 験 device を た. After 2. Accumulation be 験 の test surface and cross-section の 観 examine, measuring, お よ び test piece の quality raised acceleration の モ ニ タ リ ン グ に よ り, ク ラ ス タ ー の substrate へ の arrived in frequency, transmission field の pressure, substrate temperature な ど の conditions と stacking surface shape の の masato を and Ming ら か に し た. Debris の mobile, fusion に よ り form さ れ た island structure, block, bumps form の representative サ イ ズ は, main に frequency の と temperature raised large に よ り big き く な る こ と が わ か っ た. 3. の molecular shape material accumulation に よ っ て film generated が up こ で る situations, ナ ノ particles, ク ラ ス タ ー が accumulated at the same time に す る occasions の surface morphology の 検 line for を っ た と こ ろ, dozens of nm の サ イ ズ の particle の accumulation に よ っ て の flat membrane formation が も っ と も resistance against さ れ る こ と が わ か っ た. 4. こ れ ま で の be 験 results を ふ ま え て film morphology formation の の モ デ ル を の し, membrane surface お よ び internal を の configuration decided づ け る な main factor は, ク ラ ス タ ー, particle surface へ の の の time reach the surface of the frequency と, mobile, fusion ス ケ ー ル で あ る こ と を Ming ら か に し た. Particle サ イ ズ, concentration, shen with speed, の 気 phase transportation field variations change な ら び の に electric field influence の born without で じ る こ れ ら の time ス ケ ー ル の び phase of seaborne な violations い に よ り, dense な plain film, 単 a large tectonic の き い coarse face film, porous の ナ ノ サ イ ズ a す を construction る gap membrane な ど が そ れ ぞ れ form さ れ る conditions が raw じ る こ と が わ か り The objective is to とする form a <s:1> thin film を ラスタ ラスタ ラスタ ラスタ, ナノ particles are piled up によって to form a するため <s:1> pointer が to obtain られた.

项目成果

Influence of the Synthesis Conditions on the Characteristics of Nanoparticles Produced in a Noneauilibrium Plasma Field

合成条件对非平衡等离子体场制备纳米粒子特性的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Chem. Eng. Japan 41
• 作者: 島田 学;Y. Hayashi
• 通讯作者: Y. Hayashi

非平衡プラズマによる金属酸化物・金属窒化物粒子の生成

非平衡等离子体生成金属氧化物和金属氮化物颗粒

• 发表时间: 2007
• 作者: Shimada;M.;島田 学;島田学;島田学;島田学;Manabu Shimada;島田 学
• 通讯作者: 島田 学

Vapor condensation on nanoparticles in the mixer of a particle size magnifier

• DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.10.046
• 发表时间: 2007-06
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer
• 影响因子: 5.2
• 作者: S. Fisenko;Wei-Ning Wang;M. Shimada;K. Okuyama

Particle Dispersion Method for Inhalation Experiment

吸入实验的颗粒分散法

• 发表时间: 2008
• 作者: Shimada;M.;島田 学;島田学;島田学;島田学;Manabu Shimada
• 通讯作者: Manabu Shimada

CVDによるナノ粒子の生成プロセスにおける核生成と成長

CVD 纳米颗粒生产过程中的成核和生长

• 发表时间: 2006
• 期刊: 化学工学 70・12
• 作者: Fisenko;S. P.;島田 学
• 通讯作者: 島田 学