励起分子線によるダイヤモンド表面化学反応の研究

• Project/Area Number: 11750022
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 表面界面物性
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高見 知秀 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40272455)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1999: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: ダイヤモンド / 分子線 / プラズマ / 準安定励起原子 / 双晶欠陥 / 気相成長 / 反射高速電子回折 / 原子間力顕微鏡

Research Abstract

本研究の目的は、ダイヤモンド表面に、水素またはヘリウムと炭化水素ガスを混合プラズマ放電させて生成した励起分子線を照射し、表面化学反応を反射高速電子回折(RHEED)法、走査トンネル顕微鏡(STM)法、原子間力顕微鏡(AFM)法、X線光電子分光法(XPS)、オージェ電子分光法(AES))により分析し、化学蒸着(CVD)法によるダイヤモンド合成の反応機構を解明する事にある。
本年度は、励起分子線により反応した試料表面を、真空槽から出さないでAESを計測できるように円筒鏡型電子エネルギー分析器を作製した。
高圧合成人工ダイヤモンド(100)表面に窒素イオンビームを照射した際に出来た窒化炭素をXPSで分析し、スペクトルの帰属を行った。
また、高圧合成人工ダイヤモンド(100)表面にマイクロ波プラズマCVD法で作製した気相成長ダイヤモンド薄膜の表面のRHEED観察において、異常なRHEED図形が観察された。これは試料表面の微傾斜による結果であることが詳細な解析により明らかとなった。
更に、高圧合成人工ダイヤモンド(100)表面にマイクロ波プラズマCVD法で作製した気相成長ダイヤモンド薄膜の表面をSTMとAFMで観察し、接触式AFMにおける計測は真の原子分解能ではないことを示した。

Research Products

• [Publications] I.Kusunoki et al.: "Nitridation of a diamond film using 300-700 eV N_2^+ ion beams"Diamond and Related Materials. 9. 698-702 (2000)
• [Publications] T.Takami et al.: "Homoeptiaxial diamond (001) thin film studied by reflection high-energy electron diffraction. contact atomic foree microscopy. and scanning tunneling microscopy"Journal of Vacuum Science and Technology B. 18. 1198-1202 (2000)
• [Publications] T.Takami et al.: "Reaction of Si(111) Surface with Acetone"Thin Solid Films. 376. 89-98 (2000)
• [Publications] T.Takami et al.: "RHEED and STM study of a homoepitaxial diamond (001) thin film produced by microwave plasma CVD"New Diamond and Frontier Carbon Technology. 10. 329-337 (2000)
• [Publications] T.Takami et al.: "Report on the Studies of the Surfaces of Chemical-Vapor-Deposited Thin Diamond Films Conducted by Reflection High-Energy Electron Diffraction, Atomic Force Microscopy, and Scanning Tunneling Microscopy"東北大学科学計測研究報告. 48. 19-32 (2000)
• [Publications] T.Takami et al.: "Development of a Back Scattering Reflection High Energy Electron Diffraction (BSRHEED) instrument"東北大学科学計測研究報告. 48. 33-38 (2000)
• [Publications] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Reflection high-energy electron diffraction and low energy electron diffraction studies of the homoepitaxially qrown diamond (111) and (001) surfaces"Diamond and Related Materials. 8. 693-700 (1999)
• [Publications] T.Takami, et al.: "RHEED and AFM studies of homoepitaxial diamond thin film on C(001) substrate produced by microwave plasma CVD"Diamond and Related Materials. 8. 701-704 (1999)
• [Publications] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Surface morphology of homoepitaxially grown (111), (001), and (110) diamond studied by low energy electron diffraction and reflection high-energy electron diffraction"Journal of Vacuum Science and Technology A. 17. 2991-3002 (1999)
• [Publications] I.Kusunoki, et al.: "Reaction of a Si(100) surface with a hot C_2H_4 beam"Surface Science. 433-435. 167-171 (1999)
• [Publications] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Homoepitaxial (111) diamond grown by temperature-controlled chemical vapor deposition"Journal of Material Research. 14. 3518-3524 (1999)
• [Publications] T.Takami, et al: "Diamond thin film grown homoepitaxially on diamond (001) substrate by microwave plasma CVD method studied by reflection high-energy electron diffraction and atomic force microscopy"Surface Science. 440. 103-115 (1999)