| 研究課題/領域番号 |
16H03861
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
鹿田 真一 関西学院大学, 理工学部, 教授 (00415689)
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| 研究分担者 |
寺地 徳之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (50332747)
石井 良太 京都大学, 工学研究科, 助教 (60737047)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ダイヤモンド / 同位体 / 軽元素 / 電気・電子 |
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| 研究実績の概要 |
同位体制御した結晶材料は、シリコンでは材料物性そのものは不変であるが、ダイヤモンドで12C純化した結晶は物質中最高の熱伝導がさらに1.5倍になるなど、「別物質」のような物性を有する。本研究では弾性・熱、光学、電子・量子に関して、物性そのものにフォーカスして計測・解析を行い、同位体制御の効果が物性に及ぼす影響を研究している。「ありふれた軽元素から極めて有用な物質創生」を視野に、同位体に関する知見を得ることを目的として研究を進めた。
同位体制御合成に関しては、昨年度見出した高品質ダイヤモンド成長条件を用いて、12C（99.95%)の自立結晶の成長に成功した。また13Cと12Cとの存在比を意図的に制御した結晶を、0.1mm以上の厚みで作製することに成功した。
弾性・熱物性に関して、格子定数、弾性定数精密計測の展開として、最近の注目材料である高濃度ドープダイヤモンドの計測を行った。電気抵抗率が1015変化するのに対し、弾性定数はC11で-0.42％の変化に留まるなど、興味深い知見が得られた。
光学物性に関して、深紫外CWレーザーを用いた極低温下フォトルミネッセンス(PL)測定により、12Cと13Cの励起子(エキシトン)発光を評価した。その結果、ダイヤモンドのフォノンおよびエキシトンに対する同位体効果を精密に定量することに成功した。
電気電子物性計測用に、12C層のみ、13C層のみの厚膜エピタキシャル層および、60nm超薄膜の積層構造を形成した。スウェーデンのウプサラ大学において、飛行時間法（Time of flight）によるキャリア移動に関する実験を実施した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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