清原 修次 博士の研究分野


■専門分野
ナノテクノロジー,ナノ加工,超微細加工,表面励起プロセス,ダイヤモンド薄膜

■所属学会
精密工学会応用物理学会砥粒加工学会日本表面科学会炭素材料学会日本MRSMRSニューダイヤモンドフォーラム

■研究助成金採択歴
◇平成8年度 服部報公会工学研究奨励援助金 助成額:100万円
研究課題:超精密切削用ダイヤモンドバイトのリアクティブイオンビーム加工
◇平成9年度 科学研究費奨励研究(A) 助成額:100万円(50万+50万)
研究課題:ECRプラズマ法によるダイヤモンドの超微細加工
◇平成10年度 科学研究費基盤研究(C) 助成額:310万円(190万+120万)
研究課題:ダイヤモンド工具仕上げ用電子ビーム援用化学加工装置の試作
◇平成12年度 科学研究費奨励研究(A) 助成額:100万円(50万+50万)
研究課題:電子ビームリソグラフィによるCVDダイヤモンド薄膜の超微細パターン形成
◇平成13年度 財団法人日本科学協会笹川科学研究助成金 助成額:55万円
研究課題:電子ビーム励起の選択的化学気相合成法によるダイヤモンド膜の直接パターニング
◇平成14年度 科学研究費基盤研究(c)(2) 助成額:250万円(170万+80万)
研究課題:ダイヤモンド型ナノインプリントリソグラフィによるマイクロ発光ダイオードの作製
◇平成19年度 校長裁量経費 助成額:100万円
研究課題:ダイヤモンドモールド室温ナノインプリントによるダイヤモンドのナノ加工技術に関する研究
◇平成19年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:30万円
研究課題:フラットパネル用電子放出源の開発
◇平成19年度 金型に関する研究開発助成 助成額:100万円
研究課題:ナノインプリント用ダイヤモンド金型の開発
◇平成20年度 (独)科学技術振興機構 「シーズ発掘試験」 助成額:105万円
研究課題:ナノインプリント用ガラス状炭素モールドの開発と応用
◇平成20年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:270千円
研究課題:ダイヤモンドモールド室温ナノインプリント法によるダイヤモンドナノエミッタアレイの作製とその評価
◇平成20年度 校長裁量経費 助成額:115万円
研究課題:ナノインプリント用炭化ケイ素モールドの開発
◇平成20年度 校長裁量経費 助成額:614,250円
研究課題:ナノ機能性デバイス用インプリントモールドの開発
◇平成21年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:270千円
研究課題:ダイヤモンドライクカーボン薄膜の特性・機能評価と用途開発
◇平成23年度 科学研究費基盤研究(C) 助成額:325万円(117万+117万+91万)
研究課題:アルミニウムナノインプリント法によるダイヤモンドエミッタの開発
◇平成23年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:130千円
研究課題:ダイヤモンドライクカーボン膜の微細加工と特性評価
◇平成24年度 科学研究費基盤研究(A) 総額:47060千円,2012年度:23790千円(直接経費:18300千円,間接経費5490千円),2013年度:11570千円(直接経費8900千円,間接経費2670千円),2014年度:11700千円 (直接経費:9000千円, 間接経費:2700千円)
研究課題:フィルタードアーク蒸着装置の高機能化と高品質水素フリーDLC膜の形成・加工
◇平成24年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:6万円
研究課題:ダイヤモンドライクカーボン膜の微細加工と特性評価
◇平成25年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:8万円
研究課題:水素フリーダイヤモンドライクカーボン膜の微細加工と特性評価
◇平成26年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:200千円
研究課題:スーパーダイヤモンドライクカーボン膜の特性評価と応用開発
◇平成27年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:140千円
研究課題:ダイヤモンドライクカーボン膜の特性評価と応用開発
◇平成28年度 豊橋技術科学大学高専連携教育研究プロジュクト 助成額:176千円
研究課題:ダイヤモンドライクカーボン膜等機能性膜の形成・特性評価・応用開発

■化学気相合成(CVD)ダイヤモンド薄膜の適用研究の現状

*機械的特性(弾性,強度,硬度,摩耗など)の利用
切削工具や耐摩部材,砥粒,ラップ工具,スピーカ用振動板,表面弾性波フィルタへの応用がある.切削工具としては,刃物の形をした基体上にダイヤモンドをコーティングした工具,薄板状のダイヤモンドを基体にろう付けした工具の2種類があり,切削バイトやドリル,エンドミル,フライスカッタなどに適用されている.
*熱的特性(熱伝導度,熱膨張係数など)の利用
半導体用ヒートシンクに用いられており,これまでに用いられているSiCやAlNの2倍以上の熱伝導率を示す.また,多層配線基板に用いて,LSIチップから発生する熱の放熱性を高める研究が行われている.
*光学的特性(屈折率など)の利用
波長5〜13μmの赤外線,波長225μm以上の紫外線および4〜7nm波長のX線などの窓材として検討されている.軟X線用の窓材としてはSOR用X線窓としてベリリウムの代わりに厚さ1〜2μmの気相合成ダイヤモンドが用いられるようになった.赤外線用の窓材としては,現在,ZnSeやGaAsが用いられているが,機械的強度が弱く,代わりにダイヤモンドを用いることが望まれている.また,二酸化炭素レーザ用の窓にZnSe,GaAsの代わりにダイヤモンドを用いようという試みや,内部で化学反応を伴う高圧容器にダイヤモンド窓を用いることも検討されている.
*電気的特性(バンドギャップ,電子親和力)の利用
気相合成ダイヤモンドが製品として応用された例はまだないが,大きな期待が待たれている.ダイヤモンドはSiやGeと同じW族の元素で半導体の性質を示し,バンドギャップが5.45eVと大きい物質だからである.これは,ダイヤモンドが高温での使用に適した半導体素子になることを示す.ダイヤモンドの半導体は,合成時に不純物を混入することにより作製され,ほう素を混入することによりp型半導体になる.n型半導体を作製する研究は多く行われているが,まだ成功していない.この半導体を用いて,センサやダイオード,トランジスタ,サーミスタ,パワー半導体素子などへの適応が期待されている.また,負の電子親和力を利用してフラットパネルディスプレイに用いる高効率エミッタの利用も期待されている.

これらダイヤモンドの特異な性質を利用した電子デバイスを作製するためにも,ダイヤモンドの超微細加工技術の必要性が高まっている.そこで,現在私は電子ビームリソグラフィ技術を利用したCVDダイヤモンド薄膜の超微細パターン形成に関する研究を行っている.研究成果として,線幅0.5μm以下のラインパターン形成に成功した.詳細は研究テーマを参照して下さい.〔平成11年9月7日記〕
参考図書:吉川 昌範,大竹 尚登,図解気相合成ダイヤモンド,オーム社
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自己紹介
研究業績

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