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2007 Fiscal Year Annual Research Report

ダイヤモンド超伝導体におけるFET素子の開発

Research Project

Project/Area Number 19340103
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

高野 義彦  National Institute for Materials Science, ナノシステム機能センター, グループリーダー (10354341)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 尚秀  独立行政法人物質・材料研究機構, ナノシステム機能センター, 主任研究員 (70399385)
津田 俊輔  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 若手独立研究者 (80422442)
Keywordsダイヤモンド / ホウ素 / 薄膜 / CVD / NMR / 超伝導 / 半導体 / 金属
Research Abstract

ホウ素ドープダイヤモンドは、半導体に起こる珍しい超伝導体であり、その発現メカニズムの解明や半導体の特徴を生かした新機能デバイスの開発が求められている。ホウ素ドープダイヤモンドの有効なキャリア濃度は、ドープしたホウ素濃度の1/3から1/4程度に留まっており、効率よく高い超伝導転移温度を実現するためには、効率の高いキャリア導入が求められている。そこで、ドーピング効率が落ちる原因を探るために、ホウ素の超強磁場NMRを測定したところ、ホウ素には、およそ4つのサイトがあり、そのうちの一つのサイトがキャリアドープに貢献していると考えると光電子分光の実験結果とよい一致が得られることが分かってきた。今後、見出されたサイトがそれぞれどのようなサイトのホウ素であるか検討すると同時に、有効なホウ素濃度が高まるように、合成条件を最適化していく必要がある。ダイヤモンドの電界効果デバイスを作製するためには、超伝導ダイヤモンド超薄膜を作製する必要がある。これまでの研究で、ダイヤモンド薄膜の膜厚方向に超伝導転移温度の分布があり、表面ほど超伝導転移温度が高いことが分かってきた。このことは、超伝導転移温度の高い超薄膜を作製することは、大変難しいことを示唆している。そこで、プラズマCVD合成条件を検討し、薄くても高い超伝導転移温度を実現する合成条件の探索を行った。その結果、これまでより2桁薄い数十ナノメートルの超薄膜でも、超伝導転移温度が5Kを上回る試料の合成に成功した。今後、この超薄膜のキャリア濃度やホウ素サイトの評価を行い、最適合成条件を探索し新機能デバイスの開発へ発展させる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2008 2007

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Corelevel electronic structure evolution of heavily borondoped superconducting diamond studied with hard x-ray photoemission spectroscopy2007

    • Author(s)
      Yokoya T, Ikenaga E, KobataM, Okazaki H, Kobayashi K, Takeuchi A, Awaji A, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Takenouchi T, Kobayashi K, Kawarada H, Oguchi T
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW B 75

      Pages: 205117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 11B Nuclear Magnetic Resonance Study on Existence of Boron-Hydrogen Complex in Boron-Doped Diamond2007

    • Author(s)
      Miwa MURAKAMI, Tadashi SHIMIZU, Masataka TANSHO, Yoshihiko TAKANO, Satoshi ISHII, Evgueni EKIMOV, Vladimir SIDOROV, Hiroshi KAWARADA, Kiyonori TAKEGOSHI
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      Pages: L1138-L1140

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microscopic evidence for evolution of superconductivity by effective carrier doping in boron-doped diamond:B-11-NMR study2007

    • Author(s)
      Mukuda H, Tsuchida T, Harada A, Kitaoka Y, Takenouchi T, Takano Y, Nagao M, Sakaguchi I, Oguchi T, Kawarada H
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW B 75

      Pages: 033301

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Superconducting properties of homoepitaxial CVD diamond2007

    • Author(s)
      Takano Y, Takenouchi T, Ishii S, Ueda S, Okutsu T, Sakaguchi I, Umezawa H, Kawarada H, Tachiki M
    • Journal Title

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS 16

      Pages: 911

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Special issue on superconductivity in CVD diamond-Growth of heavily boron-doped polycrystalline superconductingdiamond2007

    • Author(s)
      Umezawa H, Takenouchi T, Kobayashi K, Takano Y, Nagao M, Tachiki M, Hatano T, Kawarada H
    • Journal Title

      NEW DIAMOND AND FRONTIER CARBON TECHNOLOGY 17

      Pages: 1

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 1次元/2次元固体高分解能10B/11B NMR法を用いたボロンドープダイヤモンドの研究/1D/2D,10B/11B High-resolution solid-state NMR studies on boron-doped diamond2008

    • Author(s)
      村上 美和, 清水 禎, 丹所 正孝, 高野 義彦, 石井 聡, Evgeni Ekimov, Vladimir Sidrov, 竹腰 清乃理
    • Organizer
      日本化学会第88春季年会
    • Place of Presentation
      立教大学,東京
    • Year and Date
      20080326-30
  • [Presentation] Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials/Superconductivity in Diamond and Related Carbon Materials2007

    • Author(s)
      高野 義彦
    • Organizer
      第13回日米高温超伝導体ワークショップ
    • Place of Presentation
      長良川国際会議場,岐阜市
    • Year and Date
      20071109-11
  • [Presentation] ホウ素ドープダイヤモンドとカーボンナノチューブ2007

    • Author(s)
      高野義彦, 奥津貴史, 小河原昭吾, 渡邊徹, 冨岡史明, 石井聡, 上田真也, 津田俊輔, 山口尚秀, 横谷尚睦, 川原田洋
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      20070921-24
  • [Presentation] ダイヤモンド超伝導体研究の現状-バンド半導体に起こる珍しい超伝導2007

    • Author(s)
      高野 義彦
    • Organizer
      3機関連携量子複雑現象研究会会
    • Place of Presentation
      原子力機構上野システム計算科学センター,台東区上野
    • Year and Date
      20070614-14
  • [Book] ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用2008

    • Author(s)
      高野 義彦, 他33名分著
    • Total Pages
      204-211
    • Publisher
      シーエムシー出版

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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