| 研究課題/領域番号 |
20H02481
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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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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
江利口 浩二 京都大学, 工学研究科, 教授 (70419448)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 窒化ホウ素 / プラズマ / 結合状態 / 光学特性 / 電気特性 / 高密度プラズマ / トンネルリーク電流 / イオンエネルギー / フラックス / エネルギー / 誘電率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒化ホウ素膜(BN)は炭素に比べ化学安定で，多様な次元(2D,3D)構造を取りうる元素系であり，様々な極限環境や電子デバイスへの応用が期待されている重要な学術的かつ工学的対象である．本研究では，実用に耐えうるBN膜の2D,3D構造制御技術の確立を目指す．具体的には，これまで開発してきた反応性プラズマ(RePAC)をプラットフォームにし，安定したBN膜2D,3D構造制御技術の実現を目指す．イオンエネルギー・フラックス分離制御型アーク放電プラズマ源(2G-RePAC)を新規に設計し，局所的なsp2－sp3結合が最適化された高品質BN成膜技術の構築を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，反応性プラズマ支援成膜(RePAC: Reactive Plasma-Assisted Coating)法を用い，安定した様々なBN膜の構造制御の実現を目指した．RePACにおけるプロセスパラメータを変化させ，広範のsp2－sp3結合相を有するBN膜が作製できることを実証した．それらの物性を詳細に解析した結果， sp2－sp3結合相比に応じ，光学特性（消衰係数）やトンネルリーク電流が特徴的な振る舞いを示すことが明らかになった．加えて，電荷捕獲過程の違いも明らかになった．得られた知見は，RePACによるBN膜が，様々な機能素子へ実装できる可能性を有していることを示唆している．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
様々な機能材料の高信頼性化には，材料中の原子間結合の制御が重要な工学的課題である．窒化ホウ素（BN）膜は，2Dから3D構造を取りうる特異な材料であるが，未だ幅広い工学的応用には至っていない．本研究では，高密度プラズマ源のプロセスパラメータの独立制御により，様々なsp2－sp3結合相比を有するBN膜形成を実現し，ナノネットワーク構造と光学特性（消衰係数）やトンネルリーク電流との相関解明を進めた．その結果，従来の機械特性に加え，sp2－sp3結合相比に応じて光学特性やトンネルリーク電流が制御できることが明らかになった．この事実は，将来の機能性BN膜実現に寄与する重要な知見である．
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