炭素系材料のプラズマ表面相互作用における水素効果

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本研究は、炭素系材料とプラズマの相互作用に関して、介在する水素の効果に注目することにより、プラズマ物質相互作用の科学的理解を深めることを目的としている。本研究では、プラズマを模擬するイオンビーム・ラジカルビームを用いることにより、より正確にプラズマと物質の相互作用を定量的に決定する。具体的には、核融合炉プラズマ対向材料におけるトリチウム蓄積(トリチウムリテンション)の基礎研究(水素・重水素を用いた模擬実験)および産業用応用範囲のひろいダイヤモンド状炭素やダイヤモンド薄膜の堆積プロセスに的を絞って研究し、プラズマ条件と水素・重水素蓄積量と深さ方向プロファイルの関係やプラズマCVDの放電条件とダイヤモンド系薄膜の物性値の関係を定量的に明らかにする。本年度は、本研究プロジェクトで構築したTPD(Temperature-Programmed Desorption/TDS Thermal Desorption Spectroscopy)実験システムを用いて、シリコン基板中へ水素イオンの直接照射や、水素原子とアルゴンイオンの同時照射、水素イオンとアルゴンイオンとの同時照射など、異なる条件下により入射した際の材料中の水素蓄積量と結合状態を計測・比較した。これらの実験の一部は、プロバンス大学(フランス)との共同研究により、プロバンス大学にて行われた。その結果、水素イオンや水素原子は、単独照射より、アルゴンイオンと同時に照射するほうが蓄積量が大きいことが確認された。