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論文

Synthesis of hexagonal boron carbonitride without nitrogen void defects

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$$^{circ}$$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。

論文

Hexagonal nano-crystalline BCN films grown on Si (100) substrate studied by X-ray absorption spectroscopy

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。

論文

Orientation of one-dimensional silicon polymer films studied by X-ray absorption spectroscopy

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。

論文

Orientation of one-dimensional silicon polymer films studied by polarization-dependent NEXAFS

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。

論文

Orientation of B-C-N hybrid films deposited on Ni (111) and polycrystalline Ti substrates explored by X-ray absorption spectroscopy

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:18 パーセンタイル:62.01(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$$sp$$$$^{2}$$軌道を持つことがわかった。ラマン分光測定の結果も、$$sp$$$$^{2}$$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$$_{3}$$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。

論文

Self-ordering of silicon polymer thin film grown on indium tin oxide surface investigated by X-ray absorption spectroscopy

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:32.67(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。

論文

Growth and characterization of stoichiometric BCN films on highly oriented pyrolytic graphite by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition

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:24 パーセンタイル:70.15(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$$pi$$軌道及び$$sigma$$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、$$sp2$$軌道を持つBCNハイブリッド相であると結論した。

論文

Synthesis of boron carbonitride (BCN) films by plasma-enhanced chemical vapor deposition using trimethylamine borane as a molecular precursor

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:11 パーセンタイル:43.97(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(C$$_{3}$$H$$_{12}$$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。

論文

Atomic arrangement, composition and orientation of hexagonal BCN films synthesized by radiofrequency plasma enhanced CVD

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:55.5(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$$_{3}$$結合と同様に、${it sp$^{2}$}$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。

論文

Characterization of BCN films synthesized by radiofrequency plasma enhanced chemical vapor deposition

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:46 パーセンタイル:83.84(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$$^{2}$$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$$^{2}$$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。

論文

Chemical bonding states and local structures of the oriented hexagonal BCN films synthesized by microwave plasma CVD

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:21 パーセンタイル:70.86(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$$^{2}$$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。

論文

Hexagonal BCN films prepared by RF plasma-enhanced CVD

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:11 パーセンタイル:41.93(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$$^{2}$$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。

論文

Characterization of boron carbonitride (BCN) thin films deposited by radiofrequency and microwave plasma enhanced chemical vapor deposition

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。

論文

Characterization of hexagonal boron carbonitride (h-BCN) films prepared by RF plasma enhanced CVD

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。

論文

Plasma enhanced chemical vapor deposition of B-C-N films

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。

報告書

Preparation and characterization of B-C-N hybrid thin films

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

JAEA-Research 2006-034, 72 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-034.pdf:4.05MB

イオンビーム蒸着法によりホウ素,炭素,窒素からなる二次元薄膜(B-C-Nハイブリッド薄膜)を合成し、その電子構造と立体構造を放射光を用いた内殻分光法により調べた。B-C-Nハイブリッド薄膜は、種々の温度で高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面にボラジンガスの放電により生成したプラズマを蒸着させることにより合成した。薄膜の構造はX線光電子分光法(XPS)及びX線吸収端微細構造法(NEXAFS)によりその場観察した。XPS測定の結果、薄膜中のホウ素,炭素,窒素原子はB-C, B-N, B-C-Nなど種々の結合状態をとることがわかった。B-C-Nハイブリッドは高温で作成するほど効率よく生成し、ホウ素の濃度が低い領域ではB-C-N結合をもつ薄膜の生成が支配的になることを明らかにした。NEXAFSスペクトルには、B 1s軌道から$$pi$$$$^{*}$$的性格を持つ価電子帯の非占有軌道への共鳴吸収によるピークが明瞭に観測された。このピークの偏光依存性を調べた結果、ホウ素の濃度が低い領域においてグラファイトと同様な配向性をとる二次元状のB-C-Nハイブリッド薄膜が安定に存在することを明らかにした。

報告書

芳香族分子を用いたイオンビーム蒸着法によるB-C-Nハイブリッド薄膜の合成

下山 巖; 重住 和也*; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 平尾 法恵*; 永野 正光*

JAEA-Research 2006-021, 34 Pages, 2006/06

JAEA-Research-2006-021.pdf:1.47MB

ホウ素,炭素,窒素からなる二次元薄膜(B-C-Nハイブリッド薄膜)は新奇半導体超薄膜材料として注目されているが、その合成方法はまだ十分確立されていない。われわれは極低エネルギーイオンビーム蒸着法(IBD)を用いてB-C-Nハイブリッド薄膜合成を試みた。イオンビームの前駆体としてボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$),トリアジン(C$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{3}$$),ベンゼン(C$$_{6}$$H$$_{6}$$)の3つの芳香族分子を用い、これらの分子の比率を変えた幾つかの混合ガスにより作成した薄膜のキャラクタリゼーションをX線光電子分光法(XPS)により行った。B1s, C1s, N1s光電子ピークの解析により薄膜の組成、及び結合状態は混合ガスの成分に大きく依存することが明らかにされ、ボラジンとベンゼンの混合ガスを用いた場合B, C、及びNがそれぞれ結合を形成したのに対し、トリアジンが含まれた他の混合ガスではBとCの結合があまり形成されないことがわかった。この結果は各分子のトリアジンとボラジンの粘性率の違いにより薄膜が層状構造をとることによると考えられる。これによりわれわれは上記の分子による混合ガスではボラジンとベンゼンの混合ガスを用いたIBDがB-C-Nハイブリッド合成に最も適していると結論した。

論文

Synthesis and characterization of oriented graphitelike B-C-N hybrid

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

Journal of Applied Physics, 99(8), p.084902_1 - 084902_5, 2006/04

 被引用回数:4 パーセンタイル:17.68(Physics, Applied)

六方晶グラファイトと同様の構造を持つホウ素-炭素-窒素系ハイブリッド薄膜の作成条件の検討と構造解析を行った。試料は、配向性グラファイト表面にベンゼン状の有機分子であるボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)イオンプラズマを注入することにより作成した。表面の構造は、X線光電子分光法(XPS)及び直線偏光した放射光を用いたX線吸収微細構造法(NEXAFS)によりその場観察した。XPS測定の結果、作成したB-C-N薄膜中のホウ素原子は、B-C, B-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。ホウ素K-吸収端のNEXAFSスペクトルには、B 1s軌道から価電子帯の$$sigma$$*軌道及び$$pi$$*軌道への共鳴吸収ピークが明瞭に認められた。このことは、ホウ素原子が、となりの原子とsp2結合を形成することを示唆している。800$$^{circ}$$Cにおいて作成したB-C-N薄膜のホウ素K-吸収端のNEXAFSスペクトルにおけるB 1s$$rightarrow$$$$pi$$*共鳴吸収ピークは、グラファイトのC 1s$$rightarrow$$$$pi$$*共鳴吸収ピークと同様の偏光依存性を示した。この結果から、六方晶グラファイトと同様の配向性を持つB-C-Nハイブリッド薄膜が安定に存在することを明らかにした。

論文

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

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

Journal of Vacuum Science and Technology A, 23(3), p.497 - 502, 2005/05

 被引用回数:36 パーセンタイル:76.33(Materials Science, Coatings & Films)

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(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)を用い、室温,600$$^{circ}$$C、及び850$$^{circ}$$C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。

論文

B-C-N hybrid synthesis by high-temperature ion implantation

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

Applied Surface Science, 241(1-2), p.246 - 249, 2005/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.06(Chemistry, Physical)

類似化合物であるグラファイトと六方晶窒化ホウ素はそれぞれ半金属と絶縁体であって電子構造は全く異なる。これにより両者のハイブリッド材料(B-C-Nハイブリッド)半導体的性質を持つことが期待されている。われわれはB-C-Nハイブリッドを合成するためにグラファイトにボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)をイオン注入することによりB-C-Nハイブリッド合成を試みた。実験は高エネルギー加速器研究機構放射光施設で行った。室温及び、YAGレーザーで600$$^{circ}$$Cに加熱したグラファイトに3keVに加速したボラジンのプラズマをさまざまなフルエンスで打ち込み、B原子周囲の化学結合状態について光電子分光法(XPS)を用いて調べた。室温,600$$^{circ}$$CでのB1s XPSスペクトルはともにB-C, B-N, B-C-N結合に由来するさまざまな成分を示したが、各成分の強度比は温度とフルエンスに大きく依存した。特にB-C-Nに帰属されるピークは室温で合成した試料に比し600$$^{circ}$$Cで合成した試料において大きく成長し、ドミナントな成分になることが確認された。この結果によりB-C-Nハイブリッドは高温でのイオン注入により優先的に合成されることを示した。

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