Chemical interaction of energetic metal ions with glassy carbon substrate; Comparison between implanted tungsten and platinum ions

高エネルギー金属イオンとグラッシーカーボン基板との化学的相互作用; 注入タングステンと白金イオンとの比較

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

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

グラッシーカーボン(GC)基板に対しタングステン(W)あるいは白金(Pt)イオンを注入すると、WはGCと化合物を形成するが、Ptでは化合物の形成はないと予測される。このように化学的挙動が相反する元素について、X線光電子分光(XPS)分析により注入層における化学状態、分散状態を詳細に検討した。W注入層はWCとWCの混合相を主成分とする炭化タングステンナノ微粒子からなっており、WC/WC混合比は生成化合物の標準ギブス自由エネルギーを用いて説明することが可能であった。一方、Pt注入層では、注入イオンは原子状に存在しており凝集している様子が全く確認できなかった。XPS分析からはPt-C結合の存在が示唆され、注入したPtとGCとの間で何らかの電子的相互作用があることが見出された。

A glassy carbon (GC) substrate was implanted with 100 keV tungsten (W) and platinum (Pt) ions at different fluences in order to prepare nanoparticles of W-carbides and Pt-metal, respectively, with diameters of 10 nm. We discuss a detailed study of compound formation and binding interaction resulting from the W or Pt implants in GC for the first time, emphasizing the importance of chemical effects in determining the final properties of the implanted layer. The chemical effects between the implanted species and the GC substrate were investigated mainly by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) while the morphological properties, i.e., the dispersion states of the implants or the size and shape of the precipitated nanoparticles, were observed by transmission electron microscopy (TEM).