【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NU0213
利用課題名 / Title
プラズマ照射試料の表面観察
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion
キーワード / Keywords
プラズマ照射,スパッタリング/Sputtering,電子顕微鏡/Electron microscopy
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
FENG SHUANGYUAN
所属名 / Affiliation
核融合科学研究所 ヘリカル研究部
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
張容実,堀健太,薛淇
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-203：薄膜X線回折装置
NU-205：3元マグネトロンスパッタ装置
NU-228：走査型電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
タングステン（W）などの金属材料にヘリウム（He）プラズマ照射を行うことで、表面に微細構造が形成されることが明らかになっている。本研究では、Heプラズマに少量の不純物ガス（希ガス、窒素）を加えて形成されるバンドル上遷移構造（NTB）試料に対し、HeとWの共堆積環境を与えることで、巨大ファズと呼ばれる巨大繊維状ナノ構造の形成過程を調査した。
実験 / Experimental
直線型ダイバータプラズマ模擬装置NAGDIS-IIを用いて、NTBを形成したW板へのHe-W共堆積プラズマ照射を行った。照射前、照射後の試料について、走査型電子顕微鏡（S4300）を用いて表面状態を観察した。その後、同一試料に対する追加のプラズマ照射と観察を行うことで、NTBからの巨大ファズ形成過程を調査した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1に、NTB形成後の試料（0分照射）、ならびにHe-W共堆積プラズマ照射後の試料の表面SEM画像を示す（15分、30分）。同図より、最初NTBが大幅に成長し、その後成長したNTB同士が絡まりあい、巨大ファズのような無数の遷移の集合体が形成される様子が観測された。このことからNTBが巨大ファズの形成起点となることを初めて確認した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 SEM images after the He-W co-deposition irradiation with the period of 0 (left), 15 (middle), and 30 min (right).
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・共同研究者：名古屋大学工学部電気電子情報工学科 張容実, 堀健太, 薛淇，田中宏彦
東京大学大学院新領域創成科学研究科 梶田信
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Kenta Hori, Growth origin of large-scale fiberform nanostructures in He–W co-deposition environment, Scientific Reports, 13, (2023).
DOI: 10.1038/s41598-023-32621-5
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Wanqi SHEN, Fuzz Growth Process under He-W Co-Deposition Conditions, Plasma and Fusion Research, 17, 1302094-1302094(2022).
DOI: 10.1585/pfr.17.1302094
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- (1) Q. Xue, R. Zhang, K. Hori, H. Tanaka, S. Kajita, T. Kuwabara, N. Ohno, “Thermal Response of Nano-Tendril Bundles to Steady and Transient Heat Loads” ISPlasma2023/IC-PLANTS2023, 2023.3.5-9.
- (2) 堀健太, 梶田信, 張容実, 田中宏彦, 大野哲靖, “ヘリウム－タングステン共堆積環境における巨大ファズの形成起点” 第39回プラズマ・核融合学会年会, 2022.11.22-25.
- (3) 張容実, 梶田信, 皇甫度均, 田中宏彦, 大野哲靖, “不純物添加ヘリウムプラズマ照射によるタングステン表面構造の変化及び電界電子放出特性” 第39回プラズマ・核融合学会年会, 2022.11.22-25.
- (4) 田端希帆, 梶田信, 山田輝也, 内田儀一郎, 田中宏彦, 大野哲靖, “ヘリウムプラズマ中でのポースシコン作製と二次電池特性評価” 第39回プラズマ・核融合学会年会, 2022.11.22-25.
- (5) 薛淇, 張容実, 堀健太, 梶田信, 田中宏彦, 桑原竜弥, 大野哲靖, “アニーリングによるバンドル状繊維構造周辺のファズの局部的な消失” 第39回プラズマ・核融合学会年会, 2022.11.22-25.
- (6) R. Zhang, S. Kajita, D. Hwangbo, D. Sinelnikov, H. Tanaka, N. Ohno, “Field emission property of nano-tendril bundles formed with various impurity gases” 25th International Conference on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices (PSI-25), 2022.6.13-17.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件