2016 Fiscal Year Annual Research Report
Research for synthesis of BCN crystals and their characterizations
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26248061
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 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 (80354413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
町田 友樹 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (00376633)
渡邊 賢司 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, 主席研究員 (20343840)
寺地 徳之 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, 主幹研究員 (50332747)
中山 敦子 岩手大学, 理工学部, 教授 (50399383)
大場 史康 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (90378795)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 立方結晶窒化ホウ素 / ダイヤモンド / BCN固溶体 / 高圧合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、2次元系(黒鉛型)及び3次元系(ダイヤモンド型)、（BN）1-x(C2)ｘ(2次元系ではx=0～1、3次元系ではx=0～0.1, 0.9～1)の高品位結晶の合成を通じて新たなBCN系機能材料の創製を目指した。
2次元系BCN結晶では、高圧合成で得た高純度六方晶窒化ホウ素(hBN)への炭素ドープによる特性の変化を明らかにした。高温度下での炭素の拡散により10E18～10E20atm.cm-3の炭素原子のドーピングがなされた。hBN本来のバンド端発光特性(波長215nm)は消失し、350nm及び600nm近傍に高輝度の発光が室温で観測された。これら波長350及び600nmのPLスペクトルは共同研究者（オーストラリア）よりシングルフォトンエミッション様の特性が見いだされており、ダイヤモンド中のNV-センターと同様の展開に興味が持たれる（磁気センサー、量子通信応用など）。2次元電子系のhBN結晶とグラフェンの組み合わせによる種々の電子デバイスの作成、評価を行った(国際連携研究）。ダイヤモンドアンビルにより10E21cm-3程度迄の高濃度ホウ素ドープ黒鉛の高圧下での相転換挙動を観測したところ、通常の黒鉛と異なる相転移圧（高密度相への転換）が示唆された。再現性の確保を含めてより詳細な評価が必要である。
3次元系では、ダイヤモンド中へB,N同時ドーピングを行い、SIMS分析により成長セクターに依存した濃度分布を明らかにした。(100)セクターではB.N.濃度が10E17cm-3程度で平衡し、ほぼ無色の光学特性を呈した。炭素不純物濃度を10E17～10E20cm-3まで変化させたhBN結晶を調整し。これを精製した後に原料として立方晶窒化ホウ素(cBN)焼結体を高圧合成した。硬度に顕著な差異は見られないが，切削工具特性等の耐摩耗性の差異が期待される。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Electron beam directed etching of hexagonal boron nitride2016
Author(s)
C.Elbadawi, T.T. Tran, M. Kolibal, T. Sikola, J. Scott, Qiran Cai, H. Li, T. Taniguchi, K. Watanabe, M. Toth, I. Aharonovich, C. J. Lobo
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Journal Title
NANOSCALE
Volume: 8
Pages: 16182-16186
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Macroscopic self-reorientation of interacting two-dimensional crystals2016
Author(s)
C. Woods, F. Withers, M.J. Zhu, Y. Cao, G. Yu, A. Kozikov, M. B. Shalom, S.V. Morozov, M. van Wij, A. Fasolino, M. Katsnelson, K. Watanabe, T. Taniguchi, A. Geim, A. Mishchenko, K. Novoselov
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Journal Title
Nat. Commun
Volume: 5
Pages: 10800-1
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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