| 研究課題/領域番号 |
18360321
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
津田 統 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, NIMS特別研究員 (10242041)
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| 研究分担者 |
渡邊 賢司 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主任研究員 (20343840)
谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ物質ラボ, グループリーダー (80354413)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
13,680千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 1,380千円)
2007年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2006年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
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| キーワード | 六方晶窒化ホウ素 / 遠紫外発光 / カソードルミネセンス / 室温 / 励起子 / CVD / 自由励起子 |
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| 研究概要 |
六方晶窒化ホウ素(hBN)は深紫外領域で極めて強い室温励起子発光を示す新規紫外発光材料として注目されている。しかし従来法である高圧高温(HPHT)合成法では得られる結晶サイズは高々数mm程度であるため、大面積や常圧・減圧下での合成が可能な方法が必要とされている。このため本研究では減圧下の気相法により深紫外発光性hBN合成を試み、以下の結果を得た。
1.BCl_3-NH_3系ガスを原料とした減圧熱CVD法によりNi多結晶基板上に、室温カソードルミネセンス(CL)測定において215nmの励起子発光が明瞭に観察されるhBNを合成することに初めて成功した。この合成温度(1170℃)は、従来法(高圧合成法、熱分解法)で通常用いられる温度(1500℃以上)より数100℃も低温である。またその結晶性が高圧合成単結晶hBNに匹敵することがラマン測定から明らかとなった。
2.合成温度、ガス流量等をパラメーターとした実験から、励起子発光性hBNの生成は表面荒れと発光分布を伴うこと、表面荒れは原料ガス(BCl_3)によるNi基板のエッチング反応に寄ることが明らかとなった。
3.この表面荒れと発光分布は上記合成パラメーターの最適化では改善されなかったため、新しい手法として低温BN堆積によりNi薄膜基板の表面荒れを抑え、その後のアニールにより結晶性を向上させ励起子発光性hBNを生成させる方法を試みた。この結果、室温励起子発光を示し、かつ平坦なhBN薄膜を得ることに成功した。発光は面内に点在する数μmのスポット状領域からであったが、発光は10mm角の面内にほぼ均一に広がっており、本方法により発光均一性改善が可能であることが明らかとなった。これは界面での固溶、析出過程が関与している可能性があり、今後基板となるNi薄膜層の厚みや微細構造(粒径、方位等)やアニール時間等の最適化により更なる均一化が期待される。
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