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グループ概要


先進プラズマプロセスグループ

研究目標
先進プラズマプロセス技術の高度制御による革新的な省エネルギー・低環境負荷エレクトロニクスデバイスの開発と成果の社会還元、及び、安心・安全な超高齢化社会実現への貢献を目標としています。

重点研究
1.新規プロセス技術開発(窒化物系材料開発、カーボン系材料開発、及び表面処理等)
 1-1. 準大気圧環境下における低温高密度窒素系活性種生成
  ・高効率緑色・赤色LED素子開発  
  ・窒素パッシベーション技術の開発  
 1-2. 大気圧・ダメージレス低温プロセスによる大面積・高速表面処理 (図1参照) 
 1-3. カーボン系材料開発  
  ・単結晶ダイヤモンド、ナノダイヤの低温合成  
  ・高品質グラフェンの低温成膜(高集積・薄膜型電子デバイス用の高性能放熱材及び熱伝導路集積回路)
  ・炭素プラズマ源等の長時間放電
 1-4.高出力緑色レーザーの開発  
  ・数値解析によるモデル構築 (レーザーによる酸化物光学材料の欠陥生成と特性評価)
2.ライフサイエンス系研究開発
  ・外科手術用低侵襲プラズマ止血機器の橋渡し研究
  ・国際標準化研究(IEC / TC 62 - SC 62D - MT34;Convener 榊田)
    Low energy ionized gas haemostasis equipment
  ・低温・高反応プラズマプロセスによる剤型加工技術開発
  ・プラズマ処理溶液中の活性種制御
  ・近赤外イメージング素子開発
3.萌芽研究開発
  ・超小型人工衛星用超小型プラズマ推進器の開発



図1:高速・大量処理・安価・低電力・コンパクト・長寿命、かつ様々なガスの低温プラズマ処理が可能な次世代プロセスツール(繊維、プラスチック、紙、粉末、インク、金属、半導体材料等を処理することにより、接着性向上、印刷性改善、濡れ性改善、メッキ前処理、クリーニング、分散性改善、酸化膜還元、及び炭素系成膜を行う)。



ライフサイエンス系研究開発

図2:外科手術用低侵襲プラズマ止血機器


保有技術
・低気圧・中間気圧・大気圧プラズマ生成技術、固体元素由来プラズマ生成技術、イオンビーム技術、パルス電子ビーム技術、数値シミュレーション技術、計測技術
・低気圧・中間気圧・大気圧プラズマ装置、搖動基板ステージ、ラマン顕微分光器、XRD装置、デジタルマイクロ顕微鏡、薄膜低抵抗測定器、表面エネルギー測定器、ESR装置、スピンコート、プラズマ分光器(紫外・可視・近赤外域)、質量分析器、赤外線カメラ、イオンビーム装置、YAGレーザー、高電圧電源 等

主要特許・論文
・発明名称:プラズマ照射処理装置 発明者:榊田創、池原譲、木山学WO2012/005132(2012/01/12).
・発明名称:プラズマ照射処理装置の作動方法及び物質にプラズマ照射する方法 発明者:榊田創、池原譲、木山学 特 5828464、2015/10/30.
・発明名称:プラズマ評価装置、発明者:榊田創、池原譲、木山学 特 6074792、2017/01/20(日本)、米国特許9254397.
・発明名称:マイクロ波プラズマ処理装置 発明者:金載浩、榊田創 PCT/JP2014/072779 (WIPO) 2014.

・Jaeho Kim, Hajime Sakakita, Hiroyuki Osaki, and Makoto Katsurai, “Microwave-excited atmospheric pressure plasma jet with wide aperture for the synthesis of carbon nanomaterials”,Japanese Journal of Applied Physics 54, pp.01AA02 (2015/01).
・S. Kato, S. Kurimura, H. H. Lim, and N. Mio, “Induced heating by nonlinear absorption in LiNbO3-type crystals under continuous-wave laser irradiation“, Optical Materials 40, 10-13 (2015).
・Yutaka Fujiwara, Hajime Sakakita, Hiromasa Yamada, Yusuke Yamagishi, Hirotomo Itagaki, Satoru Kiyama, Masaori, Fujiwara, Yuzuru Ikehara, and Jaeho Kim, “Observations of multiple stationary striation phenomena in an atmospheric pressure neon plasma jet”, Japanese Journal of Applied Physics 55-010301, pp.1-4 (2015).
・Hirotomo Itagaki, Shingo Hirose, Jaeho Kim, Mutsuo Ogura, X.-L. Wang, Atsushi Nonaka, Hisato Ogiso, and Hajime Sakakita, “A low power nitriding technique utilizing a microwave excited radical flow”, Japanese Journal of Applied Physics 55, 6S2 (2016) 1-5.
・Hiromasa Yamada, Hajime Sakakita, Susumu Kato, Jaeho Kim, Satoru Kiyama, Masanori Fujiwara, Hirotomo Itagaki, Toshiya Okazaki, Sanae Ikehara, Hayao Nakanishi, Nobuyuki Shimizu and Yuzuru Ikehara, “Spectroscopy of reactive species produced by low-energy atmospheric-pressure plasma on conductive target material surface”, J. Phys. D: Appl. Phys. 49, 394001 (2016) 1-11.
・Hiromasa Yamada, Tetsuji Shimizu, Masanori Fujiwara, Susumu Kato, Yutaka Fujiwara, Hirotomo Itagaki, Satoru Kiyama, Jaeho Kim, Sanae Ikehara, Nobuyuki Shimizu Hayao Nakanishi, Yuzuru Ikehara, and Hajime Sakakita, “Measurements of emission-propagation phenomena in low-energy atmospheric-pressure helium plasma, PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY 27 (2018) 05LT02 (5pp).
・K. Takeda, H. Sakakita, Y. Ikehara, M. Hori, et al., “Systematic diagnostics of the electrical, optical, and physicochemical characteristics of low-temperature atmospheric-pressure helium plasma sources”, JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS, 52-165202, pp.1-13 (2019).
・J. Kim, H. Sakakita, H. Itagaki, “Low-temperature graphene growth by forced convection of plasma-excited radicals”, NANO LETTERS, 19, pp.739-746, 2019/01.
・Susumu Kato, Atsushi Sunahara, and Masahiro Tsukamoto, ”Kinetic model for color-center formation in TiO2 film using femtosecond laser irradiation”, Journal of Vacuum Science & Technology A 37, 031512 (2019).

国際標準、開発ガイドライン
・榊田 創、池原 譲、医療機器開発ガイドライン「外科手術用低侵襲プラズマ止血装置2015」、経済産業省 (2015/12).
https://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/healthcare/iryou/downloadfiles/pdf/201512.31.pdf
・榊田 創、池原 譲、開発ガイドライン(手引き),外科手術用及び内視鏡下手術用(体腔鏡下手術に使用される) 低侵襲プラズマ止血装置開発ガイドライン2019(手引き),榊田 創、池原 譲,経済産業省/国立研究開発法人日本医療研究開発機構、2019/3/15. https://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/healthcare/iryou/downloadfiles/pdf/44_guideline.pdf
・榊田 創、池原 譲、清水鉄司、Particular requirements for the basic safety and essential performance of low energy ionized gas haemostasis equipment,IEC 60601-2-76; 2018, Medical electrical equipment; Part 2: Particular requirements for the basic safety and essential performance of low energy ionized gas haemostasis equipment (2018/4/10).

解説
・榊田創、ペンシルタイプの大気圧プラズマを発生させるための電源、静電気学会誌 2015; 39(6) 252-257.
・榊田創、池原譲、清水伸幸、山田大将、低侵襲プラズマ止血機器の開発、機械の研究(養賢堂) 2016; 68(4) 319-321.
・榊田創、池原譲、低侵襲プラズマ止血機器の安全性に関する国際標準とその意義、J. Plasma Fusion Res. Vol.95, No.4 (2019)173‐179.

展示     
・文部科学省エントランス企画展示(低侵襲プラズマ止血装置) 2016/6/29-2016/8/26
・電子機器トータルソリューション展 2017(JPCA Show)、「エレクトロニクス産業における次世代プロセスプラズマの開発」、東京ビックサイト、2017/6/7-2017/6/9.
・InterOpt 2017、「新規産業の創出を目指した画期的なプラズマプロセス技術」、幕張メッセ、2017/10/4-2017/10/6.
・テクノブリッジ、プラズマプロセス技術の近未来-多様なプロセスに対応する高密度プラズマ源(2017.10).
・電子機器トータルソリューション展 2018(JPCA Show)、「エレクトロニクス産業における次世代プロセスプラズマの開発」、東京ビックサイト、2018/6/6-2018/6/8.
・テクノブリッジ、新産業創出のための大気圧プラズマプロセス、2018/10/25-2018/10/26.

受賞
・第40回応用物理学会論文賞(応用物理学会優秀論文賞),Development of plasma-on-chip: Plasma treatment,公益社団法人 応用物理学会,清水 鉄司, 2018.9.18.
・第20回プラズマ材料科学賞症例部門賞、低温大気圧プラズマを用いた創傷処置に関する臨床研究、独立行政法人日本学術振興会 プラズマ材料科学第153委員会、清水鉄司、2019.1.17.
・Yamato Adachi, Yoichi Hirano, Yutaka Fujiwara, Satoshi Kiyama, Haruhisa Koguchi, and Hajime Sakakita, 2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Physics (AAPPS-DPP2018), AAPPS-DPP Poster Prize (Applied Plasma Physics) 2018.11.13.
・H. Itagaki, S. Hirose, Y. Ezuka, J. Kim, X.-L. Wang, and H. Sakakita, ISPlasma 2018 / IC-PLANTS2018, 2018, Best Presentation Award.
・山田大将, 筑波大学大学院・システム情報工学研究科長賞 (2018.3).
・Hiromasa Yamada, 5th East Asia Joint Symposium on Plasma and Electrostatic Technologies for Environmental Application, 2017, Excellent Oral Presentation.
・藤原大, 筑波大学大学院・システム情報工学研究科長賞 (2017.3).
・Yutaka Fujiwara, 4th Japan-Korea Joint Symposium on Plasma and Electrostatic Technologies for Environmental Application 2015, Student Award (Best Oral Presentation).
・山田大将, つくば医工連携フォーラム2016, つくば, 研究奨励賞.
・野中敦司, 筑波大学大学院・構造エネルギー専攻長表彰 (2016.3).

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