3.3 ミクロ熱流動研究部門
3.3.4 電子気体流研究分野（～2006.9.30）
（研究目的）
電子気体流研究分野では、電子・原子・分子の速度分布関数の強い非平衡が本質的な役割を果す 物理現象を、Boltzmann 方程式や Landau-Fokker-Planck 方程式を用いて理論的に解明し、そのプラ ズマプロセシング等への応用の研究を行っている。
（研究課題）
(1) 電離放射線のイオン流体移送型計測に関する技術開発 (2) プロセシングプラズマの構造解明
(3) セルフスパッタリング現象に関する研究
(4) グロー放電における微小アーク発生に関する研究
（構成員）
教授(兼担)1 名（小原 拓）、助教授 1 名（米村 茂）
（研究の概要と成果）
(1) 電離放射のイオン流体移送型計測に関する技術開発
当研究分野、東芝、核燃料サイクル機構、東京大学は、経済産業省から研究費の補助を受け、共 同で標記の研究を行なっている。当研究分野では、粒子モデルによるイオン輸送解析法を開発した。
これを用いて、センサー部でのイオン検出電流に及ぼす、ガスの流速、ガスの圧力、流速分布の影 響を明らかにした。
(2) プロセシングプラズマの構造に関する研究
この研究では、電磁場方程式と荷電粒子の運動方程式を連立させ、矛盾なく解かなければならな い。このようないわゆるセルフコンシステントな粒子モデルに基づく解法を確立し、これを適用し て以下に示す種々のプラズマの構造を研究している。
・ 磁場によるプラズマ閉じ込めのメカニズム
・ マイクロプラズマの生成条件
・ 誘導結合 CF4プラズマ
・ 容量結合 SF6プラズマ
(3) セルフスパッタリング現象に関する研究
電子デバイスの応答速度をさらに高めるため、アルミ配線は銅配線に移行しつつある。銅配線に は銅ターゲットのセルフスパッタリングが最善であるが、この技術は未解明である。プラズマと銅 原子の同時シミュレーションによって、セルフスパッタリング現象を解明した。
(4) グロー放電における微小アーク発生に関する研究
金属ターゲットをスパッタリングする場合、ターゲット中に含まれる微小な不純物（誘電体）の 周囲からアーク放電が発生し、スパッタ成膜の障害となる。この現象を、粒子モデルを用いたプラ ズマ解析によって解明し、アーク発生条件を明らかにした。
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-（主要論文リスト）
Nanbu, K. and Otsuka, T.
Flow of nanoparticles in a reactor fabricating solar cells Fluid Dynamics Research, Vol.38, No. 11 (2006), pp.743-760.
Nanbu, K. and Tong, L.
A fast solution method for the Poisson equation in simulating the direct current and radio frequency discharges
Thin Solid Films, Vol.506-507, (2006), pp.734-737.
Nanbu, K., Furubayashi, T. and Takekida, H.
Coulomb collisions in materials processing plasmas Thin Solid Films, Vol.506-507, (2006), pp.720-723.
Takekida, H. and Nanbu, K.
Particle modeling of non-collisional heating of inductively-coupled argon plasmas Thin Solid Films, Vol.506-507, (2006), pp.729-733.
Takekida, H. and Nanbu, K.
Self-consistent Particle Modeling of Induvtively Coupled CF4 Discharges and Radicals Flow IEEE Trans. on Plasma Science, Vol.34, No.3 (2006), pp.973-983.
Takekida, H. and Nanbu, K.
Self-consistent Particle Modeling of Induvtively-coupled CF4 Discharges -Effect of wafer biasing-
Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, No.3A (2006) pp.1805-1818.
Tong, L. and Nanbu, K.
Particle modeling of radiofrequency discharges of SF6 J. Plasma Phys., Vol. 72, No. 6 (2006), pp.993-996.
Tong, L., Nanbu, K., Hirata, Y., Izumi, M., Miyamoto, Y. and Yamaguchi, H.
Particle Modeling of Transport of α-Ray Generated Ion Clusters in Air Jpn. J. Appl. Phys., Vol.45, No.10B (2006), pp.8217-8220.
Tong, L. and Nanbu, K.
Numerical study of dual-frequency capacitively-coupled discharges in electronegative SF6 Europhysics Letters, Vol. 75, No.1 (2006), pp.63-69.
Tong, L. and Nanbu, K.
Self-consistent particle simulation of radio frequency SF6 discharges: Role of ion recombination Vacuum, Vol.80, No.9 (2006), pp.1012-1015.
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