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Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 木田 徹也*; 永野 正光*; 野口 英行*
Materials Sciences and Applications, 6(5), p.353 - 359, 2015/05
蜂の巣状の構造を持つ六方晶ホウ素-炭素-窒素化合物(h-BCN)の合成を試み、その構造を調べた。試料は高周波プラズマ誘起化学蒸着法により作成した。欠陥の少ないきれいな薄膜を合成するため、h-BCNと格子定数の近いダイヤモンドを基板に用いるとともに、蒸着中の基板温度を950
Cと高温に保持した。X線光電子分光スペクトル(XPS)測定の結果、合成したh-BCN薄膜の組成は、ホウ素0.31, 炭素0.37, 窒素0.6であった。放射光を用い、ホウ素K吸収端および窒素K吸収端のX線吸収端微細構造(NEXAFS)スペクトルを測定した結果、得られた薄膜は理想的な蜂の巣状の構造を持ち、窒素の欠陥はほとんどないことが明らかとなった。
Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 平尾 法恵; 木田 徹也*; 永野 正光*; 野口 英行*
Materials Sciences and Applications, 4(5A), p.11 - 19, 2013/05
シリコン(111)単結晶表面に作成した六方晶ホウ素-炭素-窒素化合物(h-BCN)ナノ結晶薄膜の構造を放射光を用いたX線吸収分光法により調べた。試料はホウ素,炭素,窒素を含む有機化合物であるトリスジメチルアミノボランを原料とし、高周波プラズマ誘起化学蒸着法により作成した。h-BCN構造が生成したことはX線回折により確認した。直線偏光した放射光を用い、ホウ素K-吸収端のX線吸収スペクトルを測定したところ、ホウ素1s軌道から価電子帯の非占有パイ軌道、及びシグマ軌道への共鳴吸収によるピークが認められた。これらのピーク強度の偏光依存性とX線光電子分光測定の結果から、ホウ素原子は3個の窒素原子と結合し、h-BCN平面内でsp2結合を形成することが明らかとなった。
Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 永野 正光*; 野口 英行*
Journal of Nanomaterials, 2012, p.528256_1 - 528256_9, 2012/00
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Nanoscience & Nanotechnology)シリコンポリマーは炭素ポリマーに比べてシグマ軌道間のエネルギー準位の差(バンドギャップ)が小さいため、理想的な一次元電導体として分子デバイスにおける電子配線としても注目されている。一次元ポリマー薄膜の電気伝導特性や光学特性などの電子物性は、固体表面におけるポリマーの配向に大きく依存する。そこで、真空蒸着法で作成した一次元状シリコンポリマー薄膜の配向を、直線偏光した放射光を用いたX線吸収微細構造法(XAFS)により調べた。高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面に蒸着したポリジメチルシラン(PDMS)のSi K-吸収端XAFSスペクトルに認められる2つのピークの強度は放射光の入射角により変化した。この入射角依存性を解析した結果、PDMS分子は、HOPG表面に平行に"寝ている"ことがわかった。これは、金属銅やインジウムスズ酸化物(ITO)表面においてPDMS分子は垂直に"立っている"というわれわれが依然報告した結果と全く反対であった。HOPG表面でのみポリマーが"寝る"という現象は、ポリマー中のCH結合とHOPG表面のパイ軌道との強い静電相互作用によると結論した。
Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 永野 正光*; 野口 英行*
Photon Factory Activity Report 2011, Part B, P. 159, 2012/00
直線偏光した放射光軟X線を用いたX線吸収微細構造法(NEXAFS)により、固体表面に蒸着した一次元状シリコンポリマーの配向を調べた。高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面に蒸着したポリジメチルシラン(PDMS)のSi K-吸収端NEXAFSスペクトルには明瞭な偏光依存性が観測された。この偏光依存性を解析した結果、PDMSはHOPG表面に平行に「寝ている」ことがわかった。これは金属銅やインジウムスズ酸化物(ITO)表面においてPDMS分子は垂直に「立っている」というわれわれが以前報告した結果と全く反対であった。このような表面による配向の違いを、表面の平坦性や基板-分子相互作用の大きさから議論した。
Mannan, M. A.; 馬場 祐治; 木田 徹也*; 永野 正光*; 下山 巖; 平尾 法恵; 野口 英行*
Thin Solid Films, 519(6), p.1780 - 1786, 2011/01
被引用回数：19 パーセンタイル：61.3(Materials Science, Multidisciplinary)ホウ素,炭素,窒素を含む有機分子を原料物質に用い、高周波プラズマ加熱法により、ニッケル単結晶及びチタン表面にホウ素-炭素-窒素から成るハイブリッド薄膜を合成し、その配向について種々の分光学的手法により調べた。X線回折の結果、合成した薄膜は
軌道を持つことがわかった。ラマン分光測定の結果も、軌道を持つB-C-N結合の生成を支持するものであった。放射光を用いたX線吸収端微細構造の測定結果から、ホウ素原子は3つの窒素原子と配位したBN
構造をとり、BCN薄膜はニッケル単結晶表面に平行に配向することがわかった。一方、多結晶のチタン表面においては、BCN薄膜はランダムに配向することから、表面の化学的活性度が表面の配向に影響することがわかった。
Mannan, M. A.*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 181(2-3), p.242 - 248, 2010/08
被引用回数：5 パーセンタイル：31.14(Spectroscopy)有機分子やポリマーなど異方性分子の薄膜の電気的,光学的特性は、結晶構造や電子構造だけでなく、分子の配向にも大きく依存する。そこで放射光を用いて、導電性透明基板として用いられているインジウム・スズ酸化物(ITO)表面に蒸着したシリコンポリマーの分子配向を調べた。試料は、最も簡単なシリコンポリマーであるポリジメチルシラン(PDMS)を用いた。PDMSを電子衝撃加熱法によりITO表面に1層ずつ精密に蒸着し、直線偏光した放射光を用いてSi K-吸収端のX線吸収スペクトルを測定した。その結果、スペクトルの吸収ピーク強度に顕著な偏光依存性が認められた。これを解析した結果、ポリマーのSi-Si分子軸は表面に対して40度傾いていることがわかった。この角度は、表面に垂直に立ったポリマーがヘリカル構造をとったときの角度にほぼ一致する。以上の結果から、PDMSは自己組織化過程により、高度に配向することが明らかとなった。
Mannan, M. A.; 野口 英行*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵; 馬場 祐治
Thin Solid Films, 518(15), p.4163 - 4169, 2010/05
被引用回数：30 パーセンタイル：73.92(Materials Science, Multidisciplinary)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。
木田 徹也*; 重住 和也*; Mannan, M. A.*; 秋山 守人*; 馬場 祐治; 永野 正光*
Vacuum, 83(8), p.1143 - 1146, 2009/05
被引用回数：15 パーセンタイル：51.83(Materials Science, Multidisciplinary)ホウ素-炭素-窒素から成る薄膜(BCN薄膜)は新しい電子材料として注目されている。本研究では、粉末状のトリメチルアミンボラン(CH
NB)を原料として、プラズマ誘起化学蒸着法(PECVD)により、シリコン基板上にホウ素-炭素-窒素から成る薄膜の合成を試みた。特に薄膜生成におけるキャリアーガスの種類と高周波の出力の影響を詳細に検討した。電界放出走査型電子顕微鏡により観察した結果、得られた薄膜は直径が20ナノメートル、長さが200ナノメートルのファイバー状であることがわかった。またフーリエ変換赤外分光法測定の結果、薄膜は多様な結合状態、すなわち、C-N, B-N, B-C結合を持つとともに、不純物酸素が取り込まれたB-O結合も持つことがわかった。これらの酸素は、粉末状の試料をモレキュラーシーブと混ぜることにより、水分が除去された結果、大幅に減少することがわかった。以上の結果から、BCN薄膜合成の最適条件を明らかにした。
Mannan, M. A.*; 木田 徹也*; 野口 英行*; 永野 正光*; 下山 巖; 平尾 法恵; 馬場 祐治
Journal of the Ceramic Society of Japan, 117(1364), p.503 - 507, 2009/04
被引用回数：11 パーセンタイル：53.79(Materials Science, Ceramics)トリス-ジメチル-アミノボランを原料物質として用い、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりSi(100)単結晶表面に高度に配向した六方晶のホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成することに成功した。六方晶BCNの結晶が生成していることは、フーリエ変換赤外分光法及びX線回折法により確認した。メタンと水素の混合気体をキャリアーガスとして用いると、窒素を用いたときよりも炭素濃度が増大した。X線光電子分光測定の結果、生成したBCN薄膜中には、B-N結合,B-C結合,C-N結合などさまざまな結合状態が存在することがわかった。また、放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)測定の結果、ホウ素K-吸収端にパイ共鳴ピークが認められることから、BCN薄膜中には、六方晶BN薄膜に存在するBN結合と同様に、
混成軌道を持つことがわかった。以上の結果と、NEXAFSスペクトルの偏光依存性から、生成したBCN薄膜は、高度に配向していることが明らかとなった。
Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 木田 徹也*; 平尾 法恵; 馬場 祐治
Journal of Physics and Chemistry of Solids, 70(1), p.20 - 25, 2009/01
被引用回数：50 パーセンタイル：83.99(Chemistry, Multidisciplinary)ホウ素, 炭素, 窒素から成り立つBCN薄膜は、バンドヤップを自由に制御できる可能性がある新しい半導体薄膜材料として注目されている。本研究では、B, C, Nから成る有機系の分子(トリスジメチルアミノボラン)を原料物質として用い、Si(100)単結晶表面に、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりBCN薄膜を作成し、その構造を調べた。フーリエ変換赤外分光法,X線光電子分光法の結果から、得られた薄膜はsp結合を持ち、ホウ素は炭素と窒素の双方と結合することによりハイブリッド構造をとることがわかった。また、偏光した放射光を用いてX線吸収スペクトルの入射角依存性を調べた結果、得られたBCN薄膜のsp結合軸は、Si基板表面に平行であることが明らかとなった。
Mannan, M. A.; 野口 英行*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵; 馬場 祐治
Materials Science in Semiconductor Processing, 11(3), p.100 - 105, 2008/06
被引用回数：24 パーセンタイル：72.81(Engineering, Electrical & Electronic)ボラントリメチルアミン錯体を単一の原料として用いることにより、配向した六方晶炭化窒化ホウ素(h-BCN)薄膜の合成に成功した。BCN薄膜は、メタンと水素の混合気体をキャリアーガスとして用い、高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりシリコン(100)基板表面に蒸着した。フーリエ変換赤外分光法により、短距離秩序としては六方晶BCN層が生成していることを確認した。X線光電子分光(XPS)測定の結果、薄膜中のB, C, N原子は、B-N, B-C, C-N, B-C-Nなど、さまざまな結合状態をとることがわかった。放射光を用いたX線吸収端微細構造(NEXAFS)スペクトルを測定した結果、B原子はNだけでなくC原子とも結合し、sp軌道を持つB-C-Nハイブリッド構造をとることが明らかとなった。NEXAFSスペクトルの偏光依存性からBCN層の配向は、基板によって異なることを示唆する結果が得られた。
Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治
Chemistry Letters, 37(1), p.96 - 97, 2008/01
被引用回数：12 パーセンタイル：43.74(Chemistry, Multidisciplinary)高周波プラズマ誘起化学蒸着法によりシリコン単結晶基板表面に六方晶構造を持つホウ素-炭素-窒素化合物の薄膜を合成し、その構造を調べた。蒸着の原料物質としては、ホウ素,炭素,窒素原子を含む有機分子であるトリスジメチルアミノボランを用いた。X線光電子分光法及びフーリエ変換赤外分光法の結果から、合成したBCN薄膜はB-C-N間にsp混成軌道を持つことがわかった。また、直線偏光した放射光を用いたX線吸収端微細構造スペクトルの入射角依存性から、BCN薄膜はシリコン基板に対して、一定の角度に配向していることがわかった。
Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 重住 和也*; 木田 徹也*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治
American Journal of Applied Sciences, 5(6), p.736 - 741, 2008/00
ホウ素,炭素,窒素を含む有機分子であるトリメチルアミンボランを原料物質として用いた高周波プラズマ誘起気相化学蒸着法により、シリコン単結晶基板上に4ミクロンの厚みのホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成し、その構造を調べた。作成したBCN薄膜とシリコン基板の密着性は極めて良好で、試料を機械的に破壊したのちでもBCN薄膜はシリコン基板表面に強固に結合していることがわかった。X線回折及び電界放出走査型電子顕微鏡の測定結果によれば、作成したBCN薄膜は非晶質であり、不均一なミクロ構造を持つ。また、フーリエ変換赤外分光スペクトルの測定結果は、BCN薄膜が六方晶構造をとることを示唆した。さらに、X線光電子分光法によりB 1s, C 1s, N 1s光電子ピークを詳細に測定した結果、B, C, N原子はさまざまな結合状態、すなわちB-N結合,B-C結合,C-N結合をとることがわかり、これらの割合を定量的に解析しBCN薄膜の結合状態を明らかにした。
Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治
Proceedings of 24th Japan-Korea International Seminar on Ceramics, p.289 - 292, 2007/11
ホウ素,炭素,窒素を含む有機分子であるトリスジメチルアミノボランを原料とし、Si(100)表面に高周波誘起化学蒸着法(CVD)によりホウ素-炭素-窒素薄膜(BCN薄膜)を作成し、その構造と結合状態について検討した。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)による測定結果は、作成したBCN薄膜が六方晶の構造を持つことを示唆した。X線光電子分光測定(XPS)の結果、BCN薄膜中のホウ素原子は、炭素原子及び窒素原子の両方と結合していることがわかった。また放射光を用いたX線近吸収端微細構造(NEXAFS)の測定においても、ホウ素原子が炭素だけでなく窒素原子とも結合しているというXPSのデータを支持する結果が得られた。また、NEXAFSスペクトルの偏光依存性から、BCN薄膜がさまざまな配向をとることが明らかとなった。
Mannan, M. A.*; 木田 徹也*; 永野 正光*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治
Advanced Ceramic Processing International, 3(1), p.51 - 54, 2006/11
プラズマ誘起化学蒸着法によりホウ素-炭素-窒素系薄膜を作成し、その構造と物性を調べた。化学蒸着法の原料物質としては、液体状の有機分子であるトリスージメチルアミンボラン及びトリメチルアミンボランを用いた。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)及びX線光電子分光法(XPS)測定の結果、作成した薄膜は、ホウ素,炭素及び窒素が相互に結合した化合物からできていることがわかった。X線回折測定及び走査型電界電子顕微鏡観察の結果、作成したB-C-N薄膜は非晶質であり、4.2-4.5ミクロンの微粒子であることが明らかとなった。得られた微粒子の硬度は2-7GPaであり、上記有機分子を用いたプラズマ誘起化学蒸着法がB-C-N薄膜作成に有効であることがわかった。
Mannan, M. A.*; 永野 正光*; 平尾 法恵*; 馬場 祐治
no journal, ,
B, C, Nを含む有機分子であるトリスジメチルアミノボランを出発物質として用い、高周波誘起プラズマCVD法によりSi(100)表面に六方晶のBCN薄膜を作成した。フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)により六方晶BCN薄膜が生成していることを確認できた。X線光電子分光法(XPS)及び放射光を用いたX線近吸収端微細構造(NEXAFS)測定の結果、ホウ素原子は窒素だけでなく炭素原子とも結合していること、及びB-C-N間のsp2軌道が表面に垂直であることがわかった。
Mannan, M. A.; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*
no journal, ,
シリコンポリマーは、炭素系ポリマーに比べてシグマ軌道間のエネルギーギャップが小さいため、一次元電導体や発光素子としての応用が期待されている。本研究では、導電性透明薄膜であるインジウム・スズ酸化物(ITO)表面にポリジメチルシラン(PDMS)を蒸着し、その電子状態と分子配向を直線偏光した放射光を用いたX線吸収端微細構造法(NEXAFS)及びX線光電子分光法(XPS)により調べた。多層蒸着した薄膜のSi K-吸収端のNEXAFSスペクトルには少なくとも4つのピークが認められたが、このうち、1842.0eVと1843.2eVの2つのピークに顕著な偏光依存性が認められた。この偏光依存性を詳細に解析した結果、PDMSポリマーはITO表面に垂直に並んでいることを明らかにした。
Mannan, M. A.; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*
no journal, ,
シリコンポリマーは、炭素系ポリマーに比べ、価電子帯と伝導帯間(HOMO-LUMO間)のエネルギーギャップが小さいため、一次元方向に優れた電子伝導特性を持つため、その薄膜は新しい電子材料,光学材料として注目されている。このような一次元物資の薄膜の物性は、分子の配向(ポリマーの向き)に大きく依存する。そこで、最も簡単なシリコンポリマーであるポリジメチルシラン(PDMS)を種々の表面上に蒸着し、その配向について放射光の偏光特性を使ったX線吸収分光法により調べた。その結果、導電性酸化物であるインジウムスズ酸化物(ITO)表面に蒸着した多層膜PDMSのシリコン骨格は表面に垂直であることがわかった。また、加熱による配向変化,他の基板表面における配向などについても発表する。
Mannan, M. A.; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; 永野 正光*; 野口 英行*
no journal, ,
シリコンポリマーは、炭素系ポリマーに比べ、価電子帯と伝導帯のエネルギーギャップが小さいため、一次元状の電気伝導特性に優れた物質として注目されている。薄膜全体としてのポリマーの電気的、光学的特性は、電子構造だけでなく、分子配向にも依存する。そこで、最も簡単なシリコンポリマーであるポリジメチルシランを種々の固体基板表面に精密に蒸着し、その電子構造と配向を、直線偏光した放射光を用いたX線吸収端微細構造法(NEXAFS)により調べた。その結果、多層蒸着膜では、ポリマーの向きが自己組織化的にそろい、分子軸が表面に垂直になることがわかった。また、基板物質の種類,薄膜の厚み,温度などによる配向変化についても報告する。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; 平尾 法恵; 成田 あゆみ; Mannan, M. A.*; Koswattage, K.
no journal, ,
有機半導体分子材料の配向核生成や核成長機構をナノメートルスケールで理解することを目的とし、われわれは最近ナノ領域で化学結合方向をマッピングする手法を独自開発している。光電子顕微鏡(PEEM)装置を用いることによりナノ領域のX線吸収スペクトルを測定することができる。装置の最もユニークな点はPEEM分析器が放射光ビーム軸に沿って回転することができる点であり、それにより、微小領域のX線吸収の直線偏光依存性を測定することができる。また、X線光電子分光(XPS),光刺激イオン脱離分光(PSID),等価殻(Z+1)近似モデルに基づく分子軌道(MO)法といった有機薄膜の化学状態・電子状態について相補的情報を与える他の実験・理論的手法を紹介し、その実例を示す。すなわち、XPSにより有機薄膜の化学組成や膜厚が、PSID法により化学官能基の基板からの上下方向の向きや有機分子の基板との吸着モードが、そして、Z+1近似の分子軌道法により大きな有機半導体材料の電子状態が比較的高速に計算される。
