C_<60>プラズマ生成法の確立とその応用

本研究計画に基づき、コンパクトで高真空達成可能な機動性に富む真空容器、強磁場発生用コイル及びプラズマ生成電源から成るC_プラズマ生成新装置を完備し、これまでに以下に述べる成果を得てきた。 1.プラズマ中へのC_導入に関し、一方向噴射方式から四方向噴射方式オ-ブンに改めた結果、直径2cmのコアプラズマに対し半径方向に大きく広がった直径8cmのC_負イオンプラズマを生成することに成功した。この領域の電子密度に対するC_負イオン密度の割合を10^4台以上にまで引き上げることができ、高効率のC_プラズマ生成を達成できた。 2.この場合のC_^-密度の半径方向分布形状はK^+及び残留電子密度の分布と全く異なることが、改良型イオンセンシティブプローブの測定により判明した。従って、これまで得られたC_^-イオンが関与したドリフト波型不安定性の振る舞いとC_^-イオン生成領域における局所ポテンシャル形成の機構を解明するためには、さらに詳細な実験を継続する必要があることが明らかになった。 3.このようにして確立されたC_プラズマ生成法の応用として、プラズマ柱端に設置したガラスまたはシリコン基板上にC_とKから成る薄膜を形成し、プラズマパラメータ及び基板のバイアス電位を変え膜質及び膜構造の変化を測定した。その結果、基板バイアスをプラズマ空間電位に対して負から正へ変化させることにより、形成された薄膜中のKとC_の組成を制御することに成功し、薄膜の表面粗さの劇的な推移及び絶縁体から金属相への10^8桁にわたる導電率の推移が観測された。さらに正バイアス領域では、C_^-ケージ六員環直径よりも大きい直径を有するK^+をそのケージ内に初めて挿入し、金属内包フラーレン(KC_)の生成に成功した。