励起分子線によるダイヤモンド表面化学反応の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750022
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高見 知秀 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (40272455)
• キーワード: ダイヤモンド / 分子線 / プラズマ / 準安定励起原子 / 双晶欠陥 / 気相成長 / 反射高速電子回折 / 原子間力顕微鏡

研究概要

本研究の目的は、ダイヤモンド表面に、水素またはヘリウムと炭化水素ガスを混合プラズマ放電させて生成した励起分子線を速度選別して照射し、表面化学反応を反射高速電子回折(RHEED)法、走査トンネル顕微鏡(STM)法、原子間力顕微鏡(AFM)法、X線光電子分光法(XPS)、オージェ電子分光法(AES))により分析し、化学蒸着(CVD)法によるダイヤモンド合成の反応機構を解明する事にある。
本年度は、高圧合成人工ダイヤモンド(100)表面にマイクロ波プラズマCVD法で作製した気相成長ダイヤモンド薄膜の表面を観察し、水素終端表面が2×1と1×2のダブルドメイン構造でほとんどが覆われていることをRHEEDを用いて確認した。また双晶欠陥を接触型AFMで観察し、その構造についての知見を得た。
また本年度は、既に研究室にある接触型AFMを非接触型にバージョンアップした。また、このAFM装置が連結されている超高真空槽に連結予定の励起分子ビーム源を立ち上げて、準備実験としてヘリウムをプラズマ放電させて準安定励起原子ビームを作製して、ビーム強度測定を行った。このビーム源と超高真空槽を連結するための差動排気真空槽を当研究所工場で作製した。

研究成果

• [文献書誌] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Reflection high-energy electron diffraction and low energy electron diffraction studies of the homoepitaxially qrown diamond (111) and (001) surfaces"Diamond and Related Materials. 8. 693-700 (1999)
• [文献書誌] T.Takami, et al.: "RHEED and AFM studies of homoepitaxial diamond thin film on C(001) substrate produced by microwave plasma CVD"Diamond and Related Materials. 8. 701-704 (1999)
• [文献書誌] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Surface morphology of homoepitaxially grown (111), (001), and (110) diamond studied by low energy electron diffraction and reflection high-energy electron diffraction"Journal of Vacuum Science and Technology A. 17. 2991-3002 (1999)
• [文献書誌] I.Kusunoki, et al.: "Reaction of a Si(100) surface with a hot C_2H_4 beam"Surface Science. 433-435. 167-171 (1999)
• [文献書誌] M.Nishitani-Gamo, et al.: "Homoepitaxial (111) diamond grown by temperature-controlled chemical vapor deposition"Journal of Material Research. 14. 3518-3524 (1999)
• [文献書誌] T.Takami, et al: "Diamond thin film grown homoepitaxially on diamond (001) substrate by microwave plasma CVD method studied by reflection high-energy electron diffraction and atomic force microscopy"Surface Science. 440. 103-115 (1999)