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2009 年度 実績報告書

炭素系化合物の物質探索

計画研究

研究領域配列ナノ空間を利用した新物質科学:ユビキタス元素戦略
研究課題/領域番号 19051014
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

高野 義彦  独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, グループリーダー (10354341)

研究分担者 山口 尚秀  独立行政法人物質・材料研究機構, 超伝導材料センター, 主任研究員 (70399385)
津田 俊輔  独立行政法人物質・材料研究機構, WPI-MANA, MANA独立研究者 (80422442)
長尾 雅則  山梨大学, クリスタル科学研究センター, 助教 (10512478)
川江 健  金沢大学, 電子情報学系, 講師 (30401897)
キーワードダイヤモンド / カーボンナノチューブ / グラフアイト / ホウ素 / ドーピング / 超伝導 / インターかレーション / 鉄系超伝導
研究概要

ダイヤモンドにホウ素を多量にドープすることによって金属-絶縁体転移を起こし、ダイヤモンドの強いフォノンと電子格子相互作用により超伝導が出現することが、光電子分光やX線非弾性散乱などの実験から明らかになってきた。このようなドラスティックな伝導現象は、ダイヤモンドのみならず、炭素化合物全般に応用可能であると予想される。ダイヤモンドは、ホウ素濃度を変化させるだけで、絶縁体から半導体、金属、そして超伝導まで制御可能であることを利用し、ダイヤモンドのみを用いて超伝導デバイスを開発することを試みる。具体的には、超伝導ダイヤモンドについて選択成長法を確立し、基板上の任意の位置に任意のホウ素濃度のダイヤモンドを成長させる技術を確立し、デバイス作製の基礎を確立した。ホウ素濃度を系統的に制御した、ホウ素ドープカーボンナノチューブを、マイクロ波プラズマCVD法を用いて垂直高密度合成を試みる。マイクロ波プラズマCVD法は、熱CVD法に比べて原料ガスの分解温度が高いため、良質なカーボンナノチューブが成長できるものと期待される。原料にホウ素を含むガスを用いることにより、ホウ素濃度を系統的に制御することが可能であり、得られたカーボンナノチューブは、電子線リソグラフィーによるナノテクを応用し、一本のカーボンナノチューブにおける電気伝導特性を極低温まで評価し、伝導特性や金属非金属転移、超伝導の可能性について検討する。様々な条件を検討した結果、ホウ素ドープカーボンナノチューブの大量合成方法を確立した。一本のカーボンナノチューブの電気抵抗を評価する手法を開発し、室温から0.5Kまで評価したところ、電気抵抗率の顕著な低減を観測すると共に、最低温まで抵抗がほとんど温度変化しないまでキャリアが導入できたことを明らかにした。さらに、大量合成法がさらに改善されれば、透明塗料や透明電極への応用の可能性へ繋がる。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic evidence of the existence of substantial Ca 3d derived states at the Fermi level in the Ca-intercalated graphite superconductor CaC62009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okazaki, Rikiya Yoshida, Keisuke Iwai, Kengo Noami, Takayuki Muro, Tetsuya Nakamura, Takanori Wakita, Yuji Muraoka, Masaaki Hirai, Fumiaki Tomioka, Yoshihiko Takano, Asami Takenaka, Masahiro Toyoda, Tamio Oguchi, Takayoshi Yokoya
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW B 80

      ページ: 035420-1-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 10B/11B 1D/2D solid-state high-resolution NMR studies on boron-doped diamond2009

    • 著者名/発表者名
      Miwa Murakami, Tadashi Shimizu, Masataka Tansho, Yoshihiko Takano, Satoshi Ishii, Evgeni A.Ekimov, Vladmir Sidorov, Kiyonori Takegoshi
    • 雑誌名

      DIAMOND AND RELATED MATERIALS 18

      ページ: 1267-1273

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity in CVD diamond films2009

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Takano
    • 雑誌名

      JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 21

      ページ: 253201-1-11

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The electronic structure of Ca-intercalated superconducting graphite CaC62009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okazaki, Rikiya Yoshida, Keisuke Iwai, Kengo Noami, Takayuki Muro, Tetsuya Nakamura, Takanori Wakita, Yuji Muraoka, Masaaki Hirai, Fumiaki Tomioka, Yoshihiko Takano, Asami Takenaka, Masahiro Toyoda, Tamio Oguchi, Takayoshi Yokoya
    • 雑誌名

      PHYSICA C-SUPERCONDUCTIVITY AND ITS APPLICATIONS 469

      ページ: 1041-1044

    • 査読あり
  • [学会発表] ダイヤモンドのみで作られたジョセフソン接合2010

    • 著者名/発表者名
      高野義彦, 渡邉恵, 山口尚秀, 川原田洋
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      20100320-20100323
  • [学会発表] ボロンドープダイヤモンドにおける渦糸構造のSTM/STS観測2010

    • 著者名/発表者名
      西嵜照和, 高野義彦, 長尾雅則, 竹之内智大, 川原田洋, 小林典男
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      20100320-20100323
  • [学会発表] 炭素系物質の超伝導の進展と現状-ダイヤモンド超伝導を用いたデバイスの開発2009

    • 著者名/発表者名
      高野義彦, 山口尚秀, 渡邉恵, 川原田洋
    • 学会等名
      物性科学領域横断研究会-凝縮系科学の最前線
    • 発表場所
      文京区
    • 年月日
      20091129-20091201
  • [学会発表] GROWTH AND SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF RBa2Cu3Ox(R : RARE-EARTH ELEMENTS)SINGLE-CRYSTALLINE WHISKERS2009

    • 著者名/発表者名
      Masanori Nagao, Satoshi Watauchi, Isao Tanaka, Takashi Okutsu, Yoshihiko Takano, Takeshi Hatano, Hiroshi Maeda
    • 学会等名
      ISS2009
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      20091102-20091104
  • [学会発表] All Diamond Stacked Josephson Junction2009

    • 著者名/発表者名
      高野義彦, 山口尚秀, 渡邉恵, 河野明大, 川原田洋
    • 学会等名
      2009 East Asia Symposium on Superconductor Electronics
    • 発表場所
      Nanjing, China
    • 年月日
      20091012-20091015
  • [学会発表] 高濃度ボロンドープダイヤモンド超伝導薄膜のステップ構造ジョセフソン接合2009

    • 著者名/発表者名
      野村亮, 河野明大, 北郷伸弥, 渡邉恵, 山口尚秀, 高野義彦, 梅沢仁
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      20090908-20090911
  • [学会発表] グラファイトインターカレーション超伝導体CaC6の共鳴光電子分光2009

    • 著者名/発表者名
      岡崎宏之, 吉田力矢, 岩井啓介, 野網健吾, 室隆桂之, 中村哲也, 脇田高徳, 村岡祐治, 平井正明, 高野義彦, 冨岡史明, 竹中麻美, 豊田昌宏, 横谷尚睦
    • 学会等名
      第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      熊本市
    • 年月日
      20090908-20090911
  • [学会発表] Cross-Sectional TEM Study and Film Thickness Dependence of Tc in Heavily Boron-Doped Superconducting Diamond2009

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kitago, Megumi Watanabe, Akihiro Kawano, Shingo Iriyama, Ryosuke Okada, Yoshihiko Takano, Hitoshi Umezawa, Kazuyuki Hirama, Toyohiro Chikyo, Hiroshi Kawarada
    • 学会等名
      M2S-IX TOKYO 2009
    • 発表場所
      新宿区
    • 年月日
      20090907-20090912
  • [学会発表] Photoemission Study on Superconducting FeSe2009

    • 著者名/発表者名
      Rikiya Yoshida, Takanori Wakita, Hiroyuki Okazaki, Yoshikazu Mizuguchi, Shunsuke Tsuda, Yoshihiko Takano, Hiroyuki Takeya, Kazuto Hirata, Takayuki Muro, Mario Okawa, Kyoko Ishizaka, Shin Shik, Hisatomo Harima, Masaaki Hirai, Yuji Muraoka, Takayoshi Yokoya
    • 学会等名
      M2S-IX TOKYO 2009
    • 発表場所
      新宿区
    • 年月日
      20090907-20090912
  • [学会発表] Laser Photoemission Spectroscopy Study on B-doped Diamond Superconductor2009

    • 著者名/発表者名
      Kyoko Ishizaka, Ritsuko Eguchi, Shunsuke Tsuda, A.Chainani, Takayoshi Yokoya, Takayuki Kiss, Takahiro Shimojima, Tadashi Togashi, Syuntaro Watanabe, C.-T.Chen, Yoshihiko Takano, Masanori Nagao, Isao Sakaguchi, Tomohiro Takenouchi, Hiroshi Kawarada, Shin Shik
    • 学会等名
      M2S-IX TOKYO 2009
    • 発表場所
      新宿区
    • 年月日
      20090907-20090912
  • [学会発表] Photoemission Study of Ca-Intercalated Graphite Superconductor CaC62009

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Okazaki, Rikiya Yoshida, Keisuke Iwai, Kengo Noami, Takayuki Muro, Tetsuya Nakamura, Takanori Wakita, Yuji Muraoka, Masaaki Hirai, Fumiaki Tomioka, Yoshihiko Takano, Asami Takenaka, Masahiro Toyoda, Tamio Oguchi, Takayoshi Yokoya
    • 学会等名
      M2S-IX TOKYO 2009
    • 発表場所
      新宿区
    • 年月日
      20090907-20090912
  • [学会発表] Physical properties of Carbon nanotube grown by Microwave Plasma CVD method2009

    • 著者名/発表者名
      渡邊徹, 津田俊輔, 山口尚秀, 高野義彦
    • 学会等名
      第37回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      20090901-20090903
  • [学会発表] Superconductivity in Semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      高野義彦
    • 学会等名
      Yonezawa Conference
    • 発表場所
      米沢市
    • 年月日
      20090620-20090622

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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