走査型電子スピン共鳴顕微鏡によるダイヤモンド薄膜製作法の評価と改良

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03452080
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 池谷 元伺 大阪大学, 理学部, 教授 (20023161)
• 研究分担者: 山中 千博 大阪大学, 理学部, 助手 (10230509)
• キーワード: ESR / EPR / ESR顕微鏡 / ESRイメージング / ダイヤモンド / 薄膜

研究概要

電子スピン共鳴(ESR)画像計測(イメージング)を高分解能で行う「ESR顕微鏡」を用いて、ダイヤモンド結晶と薄膜内の常磁性中心の濃度分布を明らかにした。特に、このための「ESR顕微鏡用キャビテイ」を開発し、新方式のESR顕微鏡とその応用例について、著書(共著)にまとめ、シュプリンガー東京から出版した。また、これまでのESR応用を一冊の英文著書にまとめ、ワールドサイエンテイフィック社から近く出版予定である。
ダイヤモンド及びSi基板上の薄膜に関連したESR顕微鏡の成果は下記の通りである。
(1)高圧合成ダイヤモンド単結晶(住友電工)内の常磁性不純物である窒素(N)中心とNi中心の濃度分布を画像化して、結晶成長のセクター依存生を明らかにした。特にNi中心については、77Kで測定できるように工夫した。
(2)ダイヤモンド薄膜の常磁性中心分布測定では、顕著な分布画像を得ることができなかったが、各種不純物をドープした薄膜では、分布画像を得ることができる。
(3)半導体基盤上の常磁性分布を測ることができ、工学上役立つことが明らかになった。特に、「マイクロ波走査型ESR顕微鏡」は、工学的応用が盛んになると考えられる。
本研究の問題点として、ESR基是の小型化と感度向上について検討した。

研究成果

• [文献書誌] M.Furusawa and M.Ikeya: "A Method of Producing High-Quality Linear Field Gradient for Magnetic Resonance Imaging Using Straight Current Lines" Jpn.J.Appl.Phys.,. 30. 1682-1685 (1991)
• [文献書誌] M.Ikeya: "Electron Spin Resonance(ESR) MicroscoPy in Materials Science" Annu.Rev.Mater.Sci.,. 21. 45-63 (1991)
• [文献書誌] M.Ikeya,K.Mequro,H.Miyamaru and H.Ishii: "Educational Experiments on ESR Imaging with a Portable ESR Spectrometer" Appl.Mag.Res.,. 2. 663-673 (1991)
• [文献書誌] 池谷 元伺,古沢 昌宏: "電子スピン共鳴(ESR)顕微鏡でみたダイヤモンドー不純物(N,Ni)分布の成長セクタ依存性ー" NEW DIAMOND. 7. 14-19 (1991)
• [文献書誌] M.Furusawa,M.Kasuya,S.Ikeda and M.Ikeya: "ESR imaging of minerals and its application to dating" Nucl.Tracks.Radiat,Meas.18. 185-188 (1991)
• [文献書誌] Y.XU,M.Furusawa,M.Ikeya,Y.Kera and K.Kuwata :"ESR Microscopic Imaging on the Spatial Distribution of Paramagnetic Reactive Centers on Catalysts" Chemistry Letters. 293-296 (1991)
• [文献書誌] 池谷 元伺: "ESRによる生体物質の年代測定と走査型ESR画像計測" バイオ電磁工学とその応用. 455-464 (1992)
• [文献書誌] M.Ikeya: "Scanning and Computer Tomography-ESR Microscopy" Magn.Reson.Mecro.133-149 (1992)
• [文献書誌] A.Hochi,M.Furusawa and M.Ikeya: "Application of microwave ESR microscope:human tooth with metal:" Appl.Radiat.Isot.44. 401-405 (1993)
• [文献書誌] M.Furusawa and M.Ikeya: "ESR Imaging of Irradiated Teflon Tube Using a Highly Linear Field Gradient by Straight Wires Inserted in a Cavity" Appl.Radiat.Isot.44. 381-384 (1993)
• [文献書誌] M.Hirai,C.Yamanaka and M.Ikeya: "Some trials on a new method of ESR detecting using tunneling current" Appl.Radiat.Isot.44. 385-389 (1993)
• [文献書誌] 池谷 元伺,三木 俊克: "ESR顕微鏡ーESR応用計測の新しい展開ー" シュプリンガー・東京, 283 (1992)
• [文献書誌] Motoji IKEYA: "New Applications of Electron Spin Resonance Dating,Dosimetry and Microscopy" World Scientific, 480 (1993)