X-ray photoelectron spectroscopic observation on B-C-N hybrids synthesized by ion beam deposition of borazine

ボラジンイオンビーム堆積法で合成したB-C-NハイブリッドのX線光電子分光観察

Uddin, M. N.; 下山 巖   ; 馬場 祐治  ; 関口 哲弘  ; 永野 正光*

Uddin, M. N.; Shimoyama, Iwao; Baba, Yuji; Sekiguchi, Tetsuhiro; Nagano, Masamitsu*

B-C-Nハイブリッドは新奇半導体材料として注目されており、これまでさまざまな合成方法が試みられてきた。しかし合成された試料の多くはグラファイトと窒化ホウ素(BN)の混晶とともにさまざまな化合物を含み特定の結晶構造をもった単一成分の合成に成功した例はまだない。したがって合成方法の開発はまだ発展段階にある。われわれはイオン注入法を用いてその合成を試み、生成物のキャラクタリゼーションをX線光電子分光法(XPS)を用いて行った。イオン注入の供給ガスとしてはボラジン(BNH)を用い、室温,600C、及び850Cの3つの温度でグラファイトにイオン注入を行った。各温度におけるさまざまなイオンフルエンスで測定されたXPSスペクトルにおいてB-C, B-N, N-C、及びB-C-N結合形成が観測された。これらの結合状態は基板温度とイオンフルエンスに大きく依存し、B-C-Nハイブリッド成分が高温,低フルエンスにおいて成長したことから、温度・フルエンスによりB-C-Nの組成を制御することが可能であることを示した。

B-C-N hybrid thin films were grown from ion beam plasma of borazine (BNH) on graphite substrate at room temperature, 600C, and 850C. The films were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS study suggested that B and N atoms in the deposited films are in a wide variety of chemical bonds e.g., B-C, B-N, N-C, and B-C-N. The substrate temperature and ion fluence were shown to have significant effect on the coordination and elemental binding states on the B-C-N hybrids. It was found that B-C-N hybrid formation is enhanced at high temperature, and this component is dominantly synthesized at low fluence. The results imply that it is possible to control the composition of B-C-N hybrid by changing the ion fluence and the temperature during ion implantation.