| Project/Area Number |
22K18957
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
廖 梅勇 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主席研究員 (70528950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小泉 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90215153)
SANG Liwen 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主幹研究員 (90598038)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ダイヤモンド / NEMS / バンドエンジニアリング / MEMS |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、研究代表者らが十年来開発してきたMEMS（Microelectromechanical systems）技術を使用して、ダイヤモンドにおける引張ひずみを誘発し、ダイヤモンドのバンドギャップエネルギーを変調させ、ダイヤモンド中のリン（n型）またはボロン（p型）のイオン化エネルギーを減らすことにより、ダイヤモンドのドーピングの欠点を解決し、室温でも高電気伝導を実現することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的では、NEMS 技術を使用してダイヤモンド中でひずみを誘起することで、ダイヤモンドのバンドギャップを変調できるようにすることである。 令和5年度は、厚さ約600nmの単結晶ダイヤモンドカンチレバーと二重クランプ橋梁を作製した。 ダイヤモンド NEMS 構造に歪みを与えるために、酸素アニール法と酸素雰囲気中での反応性イオン エッチングの両方を使用してダイヤモンド ビームをエッチングした。 まず、ダイヤモンドNEMSビームを600℃以上の酸素アニールによりエッチングし、ダイヤモンドビーム内の欠陥を除去することで1０万以上の高い品質因子を達成した。 最終的にダイヤモンドNEMSビームを約100nmの厚さまでエッチングした。 共振周波数と品質因子の増加により、表面効果による歪みが分かった。 最大ひずみは、二重クランプ橋梁で約 100 MPa である。 さらに、ナノスケールの単結晶ダイヤモンドビームに対して静電法を用いて内部ひずみを誘起することも試みた。以上の研究結果は、ダイヤモンドのさらなるバンドギャップの可能性を示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NEMSによりダイヤモンドにひずみを導入することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はダイヤモンドにさらに大きなひずみを導入し、最終的にダイヤモンドのバンドギャップチューニングを実現することを目指す。 この目的を達成するために、以下の実験を遂行する。
(1) 単結晶ダイヤモンドエピ層の結晶品質の向上:ラマン顕微鏡によって特性評価される。
(2) より薄い(200nm厚み)単結晶ダイヤモンドエピ層を成長する。
(3) ダイヤモンドのエッチング方法をさらに最適化し、ダメージを低減する。
(4) ダイヤモンド NEMS の共振特性を評価し、1 GPa を超えるひずみを達成する。
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