2011年10月1日 (土) 14:59時点における最新版

航空宇宙機の推進に関連する作業媒質である 電離気体（プラズマ） に関する基礎研究並びに応用研究をおこなっています。それらの力学的性質と共に、構成要素である原子分子やイオンの気相中での反応過程並びに固体表面との相互作用に関する研究にも重点を置いています。

現在の主な研究テーマは、

1. 化学反応を伴う電離気体 (反応性電離気体) の電磁場下での基本的性質の解明と制御
2. 電離気体・反応性気体と固体表面および表面の微細構造との相互作用の機構解明と制御
3. 先進的プラズマプロセス技術の開発
4. 先進的プラズマ・イオン源の開発
5. 荷電粒子の加速とビーム伝播
6. プラズマ・イオンスラスター
7. マイクロ・ナノテクノロジーに関する研究

等です。これらの研究では、実験を主体として数値シミュレーションを併用し、航空宇宙工学に加え広く先端技術における工学的諸課題も対象としています。

宇宙開発とマイクロ・ナノ工学

宇宙開発において、人工衛星などの宇宙機の材料やその搭載機器の小型化・軽量化・低消費電力化・高信頼性化は、多種多様なミッションの遂行という観点からも、経済性の観点からも、非常に重要です。

宇宙工学とマイクロ・ナノ工学は親和性のよい、有用な組み合わせです。近年、世界中で宇宙マイクロ・ナノ工学の研究開発が熾烈であり、宇宙機の小型化もマイクロ・ナノ工学の主要なターゲットです。

次世代超小型・高機能衛星“シリコンナノサテライト”

質量が10kg以下、または1kgを切るような超小型衛星を ナノサテライト と呼びます。衛星の小型化により、

• 衛星の製作時間の短縮
• 打ち上げコストの削減
• ミッション全体の信頼性の向上

が期待されます。このような背景の下、特に、シリコンナノサテライトに注目しています。シリコンナノサテライトは、マイクロエレクトロニクスとMEMS（マイクロエレクトロメカニカルシステム）の混載デバイスの１つともいうことができ、衛星に必要な電子的・機械的な機能のほとんど全てを１～２枚のシリコン基板上に、従来のシリコン半導体プロセスを駆使して作り込むものです。

まず、表面波励起マイクロ波プラズマによるミリメートルサイズの超小型プラズマジェットを用いた マイクロスラスタ を試作し、スラスタ（推進機）としての性能を評価し、より詳細なシミュレーションによるマイクロプラズマの解析を進め、切手大サイズのワンチッププラズマスラスタの実現を目指します。

新規材料加工・機能素子創製のための先進的プラズマプロセス技術

情報化社会の高度化に伴い超大規模集積回路（ULSI）の集積度は増大し続けています。その変遷の中、ULSIデバイス作製(微細加工・形成技術)において中心的役割を担うプラズマプロセスの高精度化は重要なテーマです。次世代ULSIに登場する高誘電率ゲート絶縁膜材料（High-k）やゲートメタル電極材料などの新材料を、ナノメートル精度で成形できる超微細加工技術の実現を目指します。

そのためには、プラズマプロセス中での、MEMS、ULSIデバイスの表面・界面の反応機構を解明することも重要です。例えば、プラズマを構成するイオン、電子との相互作用により、ULSIデバイスの信頼性が著しく低下することが知られています。プラズマからなる宇宙空間を航行する衛星の構成材料においても同様です。新しい光学的・電気的表面・界面解析技術やミュレーション技術を駆使し、ナノスケールでのプラズマとそれら機能素子表面・界面との反応機構の解明を探求します。