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不定比化合物シリコン・チタン窒化物の高機能化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17560590
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関東北大学

研究代表者

粕壁 善隆  東北大学, 国際交流センター, 教授 (30194749)

研究分担者 粕谷 厚生  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教授 (10005986)
須藤 彰三  東北大学, 大学院理学研究科, 教授 (40171277)
山村 力  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80005363)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2005年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
キーワード不定比化合物 / 窒化物 / 機能性材料 / イオン注入 / その場観察 / 透過電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / 分子軌道計算
研究概要

不定比窒化チタン化合物(TiN_y)の電気伝導特性、拡散障壁特性、耐磨耗特性等がその組成および基板との配向関係に依存することが明らかとなり、基礎的および応用上の観点から、その形成過程の原子レベルでの解明が急務となっている。本研究では、イオン注入法によるTiN_y薄膜の形成過程を透過電子顕微鏡法および電子エネルギー損失分光法でその場観察・評価し、組成分析や分子軌道計算による電子状態の評価と合わせて、TiN_y薄膜の形成機構および配向の制御性等について原子レベルで明らかにした。NaCl(001)基板に室温あるいは250℃で蒸着したTi薄膜には、それぞれ、複数の配向性をもったhcp-TiとTiH_xが、あるいは単一の配向性をもったhcp-Tiがエピタキシャル成長していた。この蒸着Ti薄膜に窒素を注入すると、hcp-TiとTiH_xは窒化されて、優先的な配向性をもったTiN_yに変態した。この変態機構は、注入前の結晶の原子配列をたくみに受け継いだ"エピタキシャル"変態および注入原子による変態fcc-Tiの八面体位置の占有により起こることが見い出された。すなわち、hcp-Tiの中で広い空隙と高い電子密度をもつ八面体位置の、注入イオンによる占有を端緒としたTi副格子のhcp-fccエピタキシャル変態は、主に注入原子の2p軌道とチタン原子の3d軌道の混成による強固な共有結合の形成と注入原子の存在によるチタン原子間の結合の弱まりによって誘起された、(00-1)面内の<01-0>方向への(00-1)面のずれによって引き起こされたものである。以上のように、イオン注入によるTi化合物薄膜の配向性の形成過程に内包するエピタキシャル変態過程を原子レベルで制御することで、α-Sn半導体とAu電極界面のTiN_y拡散障壁層への応用および合成が困難であったバンドギャップ制御型機能性シリコン・チタン窒化物薄膜等の創製ができるようになると期待される。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (14件)

  • [雑誌論文] Characterization of Au Thin Films Deposited on α -Sn(111)-(3x3)/ InSb(111)A Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 301-302

      ページ: 394-399

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Au Thin Films Deposited on a-Sn(III)-(3x3)/ InSb(III)A Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 301-302

      ページ: 394-399

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Au Thin Films Deposited on α -Sn(111)-(3x3)/InSb(111)A Surfaces2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 301-302

      ページ: 394-399

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] イオン注入法によるチタン薄膜の窒化機構2006

    • 著者名/発表者名
      粕壁善隆
    • 雑誌名

      まてりあ 45巻1号

      ページ: 23-31

    • NAID

      10017153292

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Growth Mechanism of Cubic Titanium Nitrides Thin Films by Nitrogen-Implantation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      JAEA-Review 2005-001

      ページ: 217-219

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of Carbonizing Processes of Titanium Thin Films by Carbon-Implantation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      JAEA-Review 2006-042

      ページ: 146-146

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nitriding Mechanism of Titanium Thin Film by Ion Implantation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      Materia Japan 45-1

      ページ: 23-31

    • NAID

      10017153292

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Growth Mechanism of Cubic Titanium Nitride Thin Films by Nitrogen-Implantation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      JAEA-Review 2005-1

      ページ: 217-219

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Carbonizing Processes o Titanium Thin Films by Carbon-Implantation2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Kasukabe
    • 雑誌名

      JAEA-Review 2006-042

      ページ: 146-146

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Carbonizing Processes of Titanium Thin Films by Carbon-Implantation2005

    • 著者名/発表者名
      S.Nishida
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 3

      ページ: 319-326

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Deposited and Nitrogen-implanted Titanium Films2005

    • 著者名/発表者名
      J.J.Wang
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 3

      ページ: 476-483

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of Deposited and Nitrogen implanted Titanium Films2005

    • 著者名/発表者名
      J.J.Wang
    • 雑誌名

      e-J. Surf. Sci. Nanotech. 3

      ページ: 476-483

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Carbonizing Processes of Titanium Thin Films by Carbon-Implantation2005

    • 著者名/発表者名
      S.Nishida
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech. 3

      ページ: 319-326

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of Deposited and Nitrogen-implanted Titanium Films2005

    • 著者名/発表者名
      J.J.Wang
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech. 3

      ページ: 476-483

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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