Growth and characterization of stoichiometric BCN films on highly oriented pyrolytic graphite by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition

高周波プラズマ誘起化学蒸着法により高配向性グラファイト表面に成長させた化学量論比を持つホウ素-炭素-窒素薄膜の構造解析

Mannan, M. A.; 野口 英行*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵; 馬場 祐治  

Mannan, M. A.; Noguchi, Hideyuki*; Kida, Tetsuya*; Nagano, Masamitsu*; Hirao, Norie; Baba, Yuji

トリスジメチルアミノボランを原料に用いて、高周波誘起化学蒸着法により、高配向性グラファイト表面に六方晶のホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を合成した。薄膜の構造はX線光電子分光法(XPS)、X線吸収端微細構造法(NEXAFS)及びラマン分光法により調べた。XPSの結果から、ホウ素原子は、炭素と窒素と結合してsp2軌道から成るB-C-Nハイブリッド相を作ることが明らかとなった。XPSスペクトルのピーク強度比から、B:C:Nの組成比は、ほぼ1:1:1であることを確認した。ホウ素及び窒素のK-吸収端のNEXAFSスペクトルには、明瞭な非占有軌道及び軌道への共鳴吸収ピークが認められ、このことからも、合成した薄膜は、軌道を持つBCNハイブリッド相であると結論した。

Hexagonal boron carbonitride (h-BCN) hybrid films have been synthesized on highly oriented pyrolytic graphite by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition using tris-(dimethylamino)borane as a single-source molecular precursor. The films were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), near-edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) and Raman spectroscopic measurements. XPS measurement showed that the B atoms were bonded to C and N atoms to form the BCN hybrid chemical environment. The atomic composition estimated from the XPS of the typical sample was found to be almost B1C1N1. NEXAFS spectra of the B K-edge and the N K-edge had the peaks due to the and resonances of hybrid orbitals implying the existence of the hybrid configurations of h-BCN around the B atoms.