Formation mechanisms for carbon onions and nanocapsules in C-ion implanted copper

阿部 弘亨; 山本 春也; 宮下 敦巳; Sickafus, K. E.*

Journal of Applied Physics, 90(7), p.3353 - 3358, 2001/10

https://doi.org/10.1063/1.1402143

銅基板への炭素イオン注入による同心球状炭素集合体(カーボンオニオンやナノカプセル)の形成過程を、電子顕微鏡法によって明らかにした。オニオンは稠密な炭素クラスタであるのに対し、ナノカプセルは、ほとんどが中心に空隙を有するものであり、銅微粒子への高温電子照射実験から、微粒子(微細結晶粒)周辺でのグラファイト層形成と内包金属の放出により形成されることを明らかにした。また、カプセルとオニオンの形成過程を、注入温度や注入線量及び基板結晶性の関数として整理し、形成メカニズムのモデルを構築した。一つは結晶粒界におけるカプセル形成で、もう一つは粒内におけるフラーレンに相当する炭素集合体を核としたオニオン形成である。後者には4原子%程度の炭素の蓄積と、注入炭素あたり15回程度のはじき出しが必要であるということがわかった。