ものづくりでも大活躍！　安全で持続可能な材料をプラズマ技術で

プラズマ技術で薄膜を作る

物質の第四の状態であるプラズマを利用した技術は、ものづくりの現場で活躍しています。例えば、スマートフォンに入っている半導体チップの製造過程で「薄膜」を形成するのにプラズマが用いられます。まず、真空容器に薄膜の材料（ターゲット）と基板を設置し、真空ポンプで空気を抜いて真空状態を作ります。次にアルゴンガスを入れ、ターゲットに電気を加えて放電させると、電子が高速に動き回るプラズマ状態になります。このプラズマによってアルゴンがイオン化され、アルゴンイオンがターゲットに衝突します。するとターゲットの元素が飛び散り、基板上に積み重なって薄膜が形成されるのです。

代替材料の必要性

スマートフォンやパソコン、電気自動車などには、レアメタル（希少金属）という手に入りにくい資源が使われています。これらの製品を作り続けると、いつかは資源が枯渇するかもしれません。そこで、レアメタルを使わずに、たくさんある材料で同じ性能の製品を作ることが理想です。例えば、太陽電池の透明電極には酸化インジウムスズ（ITO）が使われていますが、これの代わりに資源が豊富な酸化亜鉛（ZnO）が注目されています。ZnOだけでは電気を通しませんが、ほかの材料と組み合わせることで、透明で電気をよく通す性質のものを作る研究が進められています。

コストと手間を削減するには

ZnOを代替材料とするためには、薄膜の作製方法を改良する必要があります。通常の方法では、薄膜作製に固体ターゲットを使用しますが、これは高価であり、材料を変更するたびに時間と手間がかかります。そこで、粉末のまま薄膜を作る方法が試されています。粉末ターゲットは粉を混ぜ合わせるだけで作製できるため、コストを抑え、短時間で簡単に実験を行うことができます。ただし、粉末ターゲットを使用した研究はまだ報告例が少なく、再現性と品質の向上にはさらなる研究が必要です。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

長崎大学工学部電気電子工学コース教授大島多美子先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

プラズマ材料科学

先生が目指すSDGs

メッセージ

私自身の人生を振り返ると、周りの方々に支えられながら、進む道はすべて自分の意志で選択してきました。あなたにもさまざまな人生の分岐点が訪れると思いますが、自分で選んだ道は決して間違いではないはずです。たとえ遠回りをしても、進みたかった道にはたどり着けますし、むしろ回り道をすることでほかの世界に触れて、幅広い知識と複眼的な視野を持てるかもしれません。また、性別や年齢などを理由に行きたい道をあきらめる必要もありません。チャレンジする前から妥協せずに、自分の可能性を信じて道を切り拓いていきましょう。

長崎大学に関心を持ったあなたは

長崎大学は、出島を介した『勉学の地』としての誇りと『進取の精神』を受け継ぐとともに、宗教や科学における非人道的な負の遺産にも学び、人々が『平和』に共存する世界を実現するという積極的な意志の下に教育・研究を行います。そして、蓄積された『知』を時代や価値観を越えて継承し、人類を愛する豊かな心を育て、未来を拓く新しい科学を創造することによって、地域と国際社会の平和的発展に貢献します。