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巨大同位体効果にもとづくダイヤモンド半導体中のフォノンと電子物性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360155
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

渡邊 幸志  独立行政法人産業技術総合研究所, ダイヤモンド研究ラボ, 主任研究員 (50392684)

連携研究者 中島 信一  独立行政法人産業技術総合研究所, 先進パワーエレクトロニクス研究センター, 客員研究員 (20029226)
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2011年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2009年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
キーワード電気・電子材料 / ダイヤモンド / 同位体効果 / 同位体 / 超格子 / バンドエンジニアリング / カソードルミネッセンス / ラマン散乱 / 摩擦 / 弾性率 / CVD / エキシトン
研究概要

同位体濃縮されたメタンガスによるマイクロ波プラズマCVDによって、同位体濃縮された12Cと13Cのダイヤモンドを1ナノメートルオーダーで積層させることが出来る事を示した。その結果、そのホモ接合界面に生じたバンドギャップ差によりキャリアが閉じ込めだけでなく、フォノンにおいても閉じ込めが起こる可能性が出てきた。本結果は、同位体ダイヤモンドが、現時点においてダイヤモンドのバンドエンジニアリングの有効な手段の一つとなる可能性を示した。

報告書

(4件)
  • 2011 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (32件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Optical and Spin Coherence Properties of Nitrogen-Vacancy Centers Placed in a 100 nm Thick Isotopically Purified Diamond Layer2012

    • 著者名/発表者名
      Toyofumi Ishikawa, Kai-Mei C. Fu, Charles Santori, Victor M. Acosta, Raymond G. Beausoleil, Hideyuki Watanabe, Shinichi Shikata, and Kohei M. Itoh
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 12 号: 4 ページ: 2083-2087

    • DOI

      10.1021/nl300350r

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and Spin Coherence Properties of Nitrogen-Vacancy Centers Placed in a 100nm Thick Isotopically Purified Diamond Layer2012

    • 著者名/発表者名
      Toyofumi Ishikawa, Kai-Mei C. Fu, Charles Santori, Victor M. Acosta, Raymond G. Beausoleil, Hideyuki Watanabe, Shinichi Shikata, Kohei M. Itoh
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 12 ページ: 2083-2087

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superlattice structures from diamond2011

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe and S. Shikata
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 20 号: 7 ページ: 980-982

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2011.05.015

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superlattices from diamond2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 雑誌名

      MRS symposium Proceedings

      巻: 1203 ページ: 29-34

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superlattices from diamond2009

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 雑誌名

      MRS symposium Proceedings

      巻: 1203 ページ: 29-34

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1557/PROC-1203-J13-04

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherence of single spins coupled to a nuclear spin bath of varying density2009

    • 著者名/発表者名
      N. Mizuochi, P. Neumann, F. Rempp, J. Beck, V. Jacques, P. Siyushev, K. Nakamura, D. J. Twitchen, H. Watanabe, S. Yamasaki, F. Jelezko, J. Wrachtrup
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B

      巻: 80 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevb.80.041201

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isotopic Homojunction Band Engineering from Diamond2009

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe、C. E. Nebel、S. Shikata
    • 雑誌名

      SCIENCE

      巻: 324 号: 5933 ページ: 1425-1428

    • DOI

      10.1126/science.1172419

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Growth and Characteristics of Diamond Grown by Microwave Plasma Assisted CVD2009

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan

      巻: 52 ページ: 351-363

    • NAID

      10025184815

    • URL

      http://dx.doi.org/10.3131/jvsj2.52.351

    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Growth and Characteristics of Diamond Grown by Microwave Plasma Assisted CVD2009

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe
    • 雑誌名

      Journal of the Vacuum Society of Japan 52

      ページ: 351-363

    • NAID

      10025184815

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Isotopic Homojunction Band Engineering from Diamond2009

    • 著者名/発表者名
      H.Watanabe, C.E.Nebel, S.Shikata
    • 雑誌名

      SCIENCE 324

      ページ: 1425-1428

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherence of single spins coupled to a nuclear spin bath of varying density2009

    • 著者名/発表者名
      N.Mizuochi, P.Neumann, F.Rempp, J.Beck, V.Jacques, P.Siyushev, K.Nakamura, D.J.Twitchen, H.Watanabe, S.Yamasaki, F.Jelezko, J.Wrachtrup
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンド超格子のラマン散乱2012

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、富田卓朗、中島信一、加藤有香子、鹿田真一
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2012-03-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンド超格子からのラマン散乱2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、富田卓朗、中島信一、加藤有香子、鹿田真一
    • 学会等名
      第25回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城)
    • 年月日
      2011-12-07
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンド超格子からのラマン散乱2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、富田卓朗、中島信一、加藤有香子、鹿田真一
    • 学会等名
      第25回 ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城)
    • 年月日
      2011-12-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] オフ角制御高圧高温合成IIa型基板上へのCVD単結晶ダイヤモンドの合成と電荷収集効率およびμτ積の測定2011

    • 著者名/発表者名
      今野雄太, 金子純一, 佐竹良太, 後藤拓人, 西紀彦, 藤田文行, 渡邊幸志, 茶谷原昭義, 梅澤仁, 坪内信輝, 鹿田真一, 磯辺光孝
    • 学会等名
      日本原子力学会2011年秋の大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡)
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Single NV centers in isotopically control led diamond films2011

    • 著者名/発表者名
      K. M. Itoh, T. Ishikawa, K. -M. C. Fu, C. Santori, P. E. Barclay, R. G. Beausoleil, R. Hirano, M. Tajima, H. Watanabe, S. Shikata
    • 学会等名
      22nd European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes and Nitrides
    • 発表場所
      Gamisch-Partenkirchen, Bavaria, Gemany
    • 年月日
      2011-09-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 究極の半導体材料:ダイヤモンド2011

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 学会等名
      VACUUM2011真空展
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京)
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Nitrogen-vacancy centers in an isotopically controlled 12C diamond layer2011

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, K. -M. C. Fu, C. Santori, H. Watanabe, R. G. Beausoleil, S. Shikata, K. M. Itoh
    • 学会等名
      6th International School and Conference on Spintronics and Quntum Information Technology
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2011-08-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Luminescence behavior of nitrogen-doped homoepitaxial single crystal diamond by microwave plasma-assisted2011

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, R. Hirano, K. Itoh, M. Tajima, S. Shikata
    • 学会等名
      International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2011
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2011-05-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書 2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Influence of Growth Conditions on Charge Carrier Transport Characteristics and Measurement of 14 MeV Neutron Response Function Influence of Growth Conditions on Charge Carrier Transport Characteristics and Measurement of 14 MeV Neutron Response Function2011

    • 著者名/発表者名
      F. Fujita, J. Kaneko, N. Tsubouchi, A. Kakimoto, K. Sato, Y. Konno, A. Chayahara, Y. Mokuno, H. Watanabe, S. Shikata, S. Sato.
    • 学会等名
      International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2011
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2011-05-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Growth and evaluation of self-standing CVD diamond single crystals on off-axis (001) surface of HP/HT type IIa substrates2011

    • 著者名/発表者名
      J. Kaneko, F. Fujita, Y. Konno, T. Gotoh, N. Nishi, H. Watanabe, A. Chayahara, H. Umezawa, N. Tsubouchi, S. Shikata, M. Isobe
    • 学会等名
      International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2011
    • 発表場所
      Matsue, Japan
    • 年月日
      2011-05-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] オフ角制御IIa型ダイヤモンド基板を使用したCVD単結晶ダイヤモンド自立膜の合成と評価2010

    • 著者名/発表者名
      今野雄太、後藤拓人、金子純一、藤田文行、西紀彦、梅澤仁、渡邊幸志、茶谷原昭義、坪内信輝、鹿田真一
    • 学会等名
      日本原子力学会北海道支部第28回研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-12-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンドによるキャリアの閉じ込め2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      第24回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2010-11-18
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンドによるキャリアの閉じ込め2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      第24回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 年月日
      2010-11-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] オフ角制御IIa型ダイヤモンド基板を使用したCVD単結晶ダイヤモンド自立膜の合成と評価2010

    • 著者名/発表者名
      金子純一、後藤拓人、藤田文行、梅澤仁、渡邊幸志、茶谷原昭義、坪内信輝、鹿田真一
    • 学会等名
      第24回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 合成条件と使用基板がホモエピタキシャルCVD単結晶ダイヤモンドの電荷キャリア輸送特性に与える影響2010

    • 著者名/発表者名
      金子純一、垣本明徳、今野雄太、藤田文行、後藤拓人、内信輝、杢野由明、茶谷原昭義、梅澤仁、渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      第24回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of nitrogen-doped homoepitaxial single crystal diamond by microwave plasma-assisted chemical vapor deposition2010

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 学会等名
      Artificial atoms in diamond
    • 発表場所
      Cambridege, MA, USA
    • 年月日
      2010-11-13
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Synthesis of nitrogen-doped homoepitaxial single crystal diamand by microwave plasma-assisted chemical vapor deposition2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 学会等名
      Artificial atoms in diamond
    • 発表場所
      Cambridege, MA, USA
    • 年月日
      2010-11-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンドによるキャリアの閉じ込め2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] Superlattices from diamond2010

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 学会等名
      21st European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
    • 発表場所
      Budapest, Hungary
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンドによるキャリアの閉じ込め2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学 文教キャンパス
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 合成条件と使用基板がホモエピタキシャルCVD単結晶ダイヤモンドの電荷キャリア輸送特性に与える影響2010

    • 著者名/発表者名
      垣本明徳、今野雄太、金子純一、藤田文行、後藤拓人、本間彰、古坂道弘、坪内信輝、杢野由明、茶谷原昭義、梅澤仁、渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      日本原子力学会2010年秋の大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 材料の王様:ダイヤモンド!2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 学会等名
      VACUUM2010-真空展
    • 発表場所
      東京ビッグサイト東京国際展示場
    • 年月日
      2010-09-01
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書
  • [学会発表] 材料の王様:ダイヤモンド!2010

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 学会等名
      VACUUM2010-真空展
    • 発表場所
      東京ビッグサイト 東京国際展示場
    • 年月日
      2010-09-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Homojunction band engineering using isotope diamond2010

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe、S. Shikata
    • 学会等名
      30th International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2010-07-29
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書
  • [学会発表] Charge carrier confinement in diamond superlattices2010

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 学会等名
      SBDD XV
    • 発表場所
      Hasselt, Belgium
    • 年月日
      2010-02-23
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Superlattices from diamond2009

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe
    • 学会等名
      2009MRS fall meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2009-12-03
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドを用いた同位体ホモ接合バンドエンジニアリング2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 年月日
      2009-11-18
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 12Cと13C同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜からのカソードルミネッセンス(V)2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 12Cと13C同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜からのカソードルミネッセンス(IV)2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、鹿田真一
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2009-09-10
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 同位体ダイヤモンド2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志
    • 学会等名
      グローバルCOE「ナノサイエンスを拓く量子物理学拠点」
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-06-30
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] Cathodoluminescence study of 12C/13C diamond multi-layered films2009

    • 著者名/発表者名
      H. Watanabe, S. Shikata
    • 学会等名
      New Diamond and Nano Carbons Conference(NDNC2009)
    • 発表場所
      Traverse City, Michigan USA
    • 年月日
      2009-06-11
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 12Cと13C同位体ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜からのカソードルミネッセンス(III)2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊幸志、中島信一、鹿田真一
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-04-01
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2009 実績報告書
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    • 著者名/発表者名
      水落憲和、渡邊幸志
    • 出版者
      株式会社オーム社
    • 関連する報告書
      2011 研究成果報告書 2010 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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