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Nanoparticle formation by tungsten ion implantation in glassy carbon

グラッシーカーボンへのタングステンイオン注入による微粒子形成

加藤 翔; 八巻 徹也; 山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘; 小林 知洋*; 鈴木 晶大*; 寺井 隆幸*

Kato, Sho; Yamaki, Tetsuya; Yamamoto, Shunya; Hakoda, Teruyuki; Kawaguchi, Kazuhiro; Kobayashi, Tomohiro*; Suzuki, Akihiro*; Terai, Takayuki*

本研究では、タングステンイオンを未研磨のグラッシーカーボン基板に注入することによって、ナノ微粒子を作製した。注入イオンのエネルギーは100keV、フルエンスは$$2.4times10^{16}$$から$$1.8times10^{17}$$ions/cm$$^2$$の範囲であった。試料の分析にはX線光電子分光,ラザフォード後方散乱分析,回転ディスク電極法による対流ボルタンメトリー,電界放出型電子顕微鏡を用いた。顕著なスパッタリング効果によって、注入イオン分布が変化するとともに、基板内へ導入可能なタングステン量は約$$6times10^{16}$$ions/cm$$^2$$が上限であった。形成された微粒子はタングステンカーバイドであり、その直径は10nm程度で面内に一様に分布していた。

Nanoparticles were formed by 100 keV tungsten-ion implantation in unpolished glassy carbon substrates at nominal fluences of $$2.4times10^{16}$$ - $$1.8times10^{17}$$ ions/cm$$^2$$. The implanted samples were analyzed by Rutherford backscattering spectrometry, X-ray photoelectron spectroscopy, hydrodynamic voltammetry using a rotating disk electrode, and field emission scanning electron microscopy. A significant sputtering effect changed the depth profile during the course of irradiation and limited the amount of tungsten retainable in the substrate in agreement with our calculated distributions. The nanoparticles were composed of tungsten carbide and dispersed uniformly with diameters of around 10 nm.

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