実験設備

(※2022年度設置予定) 光電子制御プラズマ気相化学成長装置 (Photoemission-Assisted Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, PA-PECVD) (オリジナル)

 東北大学名誉教授 高桑 雄二先生が独自開発され、頂いた装置です。初期電子源に深紫外光による光電効果を用いたDCプラズマCVD装置で、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の成膜ができます。特にナノメートル(nm)のサイズで精密に制御した成膜ができ、電子デバイス作製用途にも使えます。ベース圧力は10-6 Pa台まで下げられる高真空装置でもありますので、各種分析装置をドッキングさせて発展させることが可能です。2台(0系と100系)あります。

0系

 基板ステージは800℃まで昇温できます。チャンバー壁と対極はGNDで、ステージに負電圧をかけます。6系統の可変ガスラインがあります(現セットアップ: CH4、H2、N2、Ar、CO2) 。

0系の全体写真
0系におけるN2の光電子制御グロー放電(Photoemission-Assisted Glow Discharge, PAGD)の様子。一般的なグロー放電(蛍光灯の中など)は、放電が全体的に広がるので面積制御が困難ですが、PAGDは放電面積をキッチリ定めることができます。

100系(※調整中)

 0系とは逆に、チャンバー壁とステージがGNDで、対極に正電圧をかけます。ただし、0系と同じ仕様にする予定です。 昇温もできますが、調整中です。4系統の固定ガスラインがあります(CH4、H2、N2、Ar)

100系の全体写真

半導体パラメータアナライザ (Keysight製 B1500A) + プローバ (雄山製 カスタムメイドモデル)

 トランジスタの電気特性が測定できます。200 Vdcまで印加できるようにしていますので、絶縁破壊試験もできます。インピーダンスアナライザとしての機能もあり、キャパシタンス、つまり比誘電率も測定できます。研究では主に、DLCの比誘電率、抵抗率、および絶縁破壊電界の測定を行います。プローバはカスタムメイドで、専用にあつらえました。


高周波同軸変換導波管 (PESTERNACK製 PE9872)

 1.7~2.6 GHz対応のWR-430型同軸変換導波管です。同軸ケーブルからの高周波信号を導波管内に展開します。同軸コネクタはN型ですが、NanoVNA用にSMA-N型変換コネクタを付けています。


NanoVNA (オープンソースなので各社製)

 超小型のネットワークアナライザです。インピーダンスマッチングの実習や、導波管の評価に使用します。小型とはいっても、ノイズレベルはMHz帯で-60 dB、GHz帯で-40 dBが保証されます。


ネットワークアナライザ較正キット (Keysight製 85515A)

 ネットワークアナライザの一体型較正キットです。SOLT (Short-Open-Load (50 Ω)-Through)較正ができます。端子はN型コネクタのメス(female, jack)です。ネットワークアナライザを使用するにあたり、較正キットは命の次に大事なものです。較正できないと、何もできませんからね。


RFデモキット (Elikliv製)

 ネットワークアナライザの学習用キットです。手軽に持ち運べるように、技術職員さんにケースをつくっていただきました。


スチロールカッター (INTBUYING製)

 高周波導波管のダミーロードなどに使用する電波吸収体をカットするための装置です。電熱線で三次元的にカットできます。


インピーダンスマッチング回路(M/B)とLCRテスト負荷

 実習用に自作しました。


工具一式

 回路作ったりする用に、一通り揃えています。