NEXAFS spectra of an epitaxial boron nitride film on Ni(111)

Ni(111)上のエピタキシャル窒化ホウ素薄膜のNEXAFSスペクトル

下山 巖   ; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; Nath, K. G.

Shimoyama, Iwao; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Nath, K. G.

六方晶窒化ホウ素(h-BN)はグラファイト構造の2次元的な異方性を持つワイドバンドギャップ化合物であり、超薄膜絶縁体の材料として興味深い対象である。近年そのエピタキシャル薄膜がNi(111)上に形成されることが明らかになった。そこでわれわれは吸収端近傍X線微細構造(NEXAFS)分光法を用いてこのエピタキシャル薄膜の電子構造を調べた。h-BNエピタキシャル薄膜生成にはボラジン(BNH)を用いた。真空中で加熱したNi(111)基板にボラジンガスを吹き付けることによって約12層のh-BN薄膜を得た。薄膜とバルクの電子構造の違いを調べるため両者のNEXAFSスペクトルを測定した。バルクh-BNはホウ素K吸収端のNEXAFSスペクトルにおいて1s*遷移に帰属される特徴的な一本の*ピークを示す。一方h-BN薄膜のスペクトルはバルクのスペクトルに観測された*ピークの高エネルギー側に新しいピークを示した。NEXAFSスペクトルの偏光依存性解析によりこのピークは*ピークに帰属された。この結果はh-BNエピタキシャル薄膜の*バンドがバルクh-BNの*バンドと明らかに異なることを示しており、基板との相互作用によりh-BNの伝導帯における電子構造の変容が生じたことを示唆している。

Hexagonal boron nitride (h-BN) thin film has been epitaxially formed on Ni(111) by chemical vapor deposition using borazine gas. The electronic structure of this system is studied by near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The thickness of the h-BN is estimated to be about two-layers from XPS. B K-edge NEXAFS spectra show new * peak which is not observed in the spectrum for bulk h-BN. From a polarization dependence analysis of NEXAFS, we propose this new * peak originates from the interaction between the h-BN and Ni(111). This new * peak clearly proves that conduction band of h-BN/Ni(111) is different from that of bulk h-BN.