| 研究課題/領域番号 |
12F02207
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
中山 知信 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究者
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| 研究分担者 |
MISHRA Puneet (独)物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 外国人特別研究員
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| キーワード | ダイアモンド / 超伝導 / 単原子層物質 / 固体表面 |
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| 研究概要 |
ダイアモンドはフォノン周波数が非常に高いため、高い転移温度を有する超伝導の発現が理論的に予想されている。ダイアモンド清浄表面上に単原子金属層を成長させ、超伝導特性を発現させることを目的として研究を行う。平成24年度はまず、ダイアモンド薄膜のCVD成長条件の最適化を行った。ダイアモンド単結晶基板上にマイクロ波CVD法を用いて平滑で高品位なホウ素ドープダイヤモンドを成膜した。表面は水素終端されており、電気抵抗の温度依存性は、温度の低下に伴い緩やかに抵抗が上昇する傾向を示し、STM測定や通電加熱も可能な抵抗値領域となった。
平行してダイアモンド薄膜の表面清浄化とSTM観察を行った。試料は(100)面を有し、1019cm^<-3>程度のホウ素ドーピングによって室温での抵抗率が5Ωcmにまで下げられているものを用いた。まず超高真空環境下で1400℃まで試料を加熱してSTM観察を行ったところ、数nm程度の多数のグレインが集積したような表面が得られたが、ダイアモンド表面に特有の構造は見られなかった。ラマン分光によって表面組成を調べたところ、ダイアモンドに特有のDバンドに由来する強いピークが観測され、グラファイトによるGバンドピークは観測されなかったことから、高温加熱による表面変性は生じていないことを確認した。大気中から試料表面に付着した有機汚染物が清浄表面を得られない原因であると考え、試料を1000℃に加熱しながら1x10^<-4>Pa程度の酸素を導入したところ、(100)結晶軸方向に沿った長方形型のテラス構造を観測することに成功した。これは有機汚染物の酸化および除去によって、清浄表面に近い状態が得られたためであると考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ダイアモンド薄膜の成長条件を最適化することに成功した。また、ほぼ清浄と考えられるダイアモンド表面を調製することに成功したため、今後の実験に道筋をつけることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、ダイアモンド清浄表面にインジウムなどの金属を単原子層レベルで成長させ、その構造および超伝導特性を明らかにする。また、高濃度ボロンドープを行ったダイアモンド基板に対しても、走査トンネル顕微鏡で局所的な超伝導ギャップを観察することで、理論的に予測されている高い転移温度の可能性を調査する。
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