2013 Fiscal Year Annual Research Report
大面積・高品質ダイヤモンド単結晶薄膜合成へ向けた新規バッファ層開発
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24760252
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩崎 孝之 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80454031)
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| Keywords | ダイヤモンド / 合成 / 合金バッファ層 |
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| Research Abstract |
ダイヤモンド合成用の新規バッファ層として、CuNi合金の開発を行った。CuNi合金はCu単体およびNi単体で使用した場合のお互いの欠点を補い、高品質なダイヤモンド合成が期待できる。Cuは炭素との結合力が弱いために、ダイヤモンドが面内回転を起こしてしまい、Niは炭素との結合力は強いが、炭素溶解度が高いためにダイヤモンドを浸食してしまう。よって、CuとNiの合金の使用により、最適な炭素との結合力および炭素濃度を有する下地バッファ層の形成が期待できる。
マグネトロンスパッタにより、サファイア基板上へCuNi合金薄膜を堆積させた。反射高速電子線回折からCuNi合金は（111）面を向いており、面内方向もそろっていることを確認した。オージェ分光による評価から、Cu、Niは表面で均一な組成を有していることがわかった。この合金バッファ層上において、マイクロ波プラズマCVDによりダイヤモンドを合成した。基板に負バイアスをかけてのダイヤモンド核形成を行った結果、(111)ファセットを有するダイヤモンド核を得ることに成功した。比較として行ったCu単体のバッファ層上よりも、核密度・大きさともに増加していることがわかった。これは、Cu表面上では、炭素ラジカルやイオンの吸着力が弱いために多くが容易に脱離してしまうのに対して、CuNi合金上ではNi原子と炭素の結合が強いために表面のNi原子に優先的に吸着し、ダイヤモンドの核形成が起きるからだと考えられる。ラマン分光による評価から、CuNi合金バッファ層上のダイヤモンドは、3C-SiC上ダイヤモンドよりも非常に鋭いラマンピークを示した。
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