| 研究課題/領域番号 |
20K04573
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| 研究機関 | 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部) |
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研究代表者 |
花田 賢志 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 技術研究員 (30637319)
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| 研究分担者 |
有元 圭介 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30345699)
田渕 雅夫 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 教授 (90222124)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ダイヤモンド / 転位 / 金属援用終端法 / 金属不純物ドープ / タングステン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，金属援用終端法によるダイヤモンド単結晶の低転位密度化のメカニズム解明を目標に，ダイヤモンド中に添加されたタングステン金属不純物と転位との相互作用を解明することを目的としている．タングステン原子の局所微細構造・ドーパントサイトの評価，転位種別・分布の解析，歪み状態・分布の評価を行う．これらの解析結果をもとに，タングステン金属不純物による転位形態の変態機構をモデル化し，タングステン金属不純物と転位の相互作用について学術的に解明する．
初年度（2020年度）は，高温高圧合成法により作製されたダイヤモンド単結晶基板上に，高温フィラメントを用いた化学気相成長法を用いて，タングステンをin-situドーピングしつつダイヤモンド単結晶膜を成長させた．作製したダイヤモンド単結晶膜試料の蛍光X線測定により，タングステンドープが確認された．ダイヤモンド単結晶中のタングステンの蛍光X線吸収微細構造（XAFS）スペクトルを取得し，得られたXAFSスペクトルの広域X線吸収微細構造（EXAFS）解析により，タングステン原子からの第1・第2・第3隣接原子間距離を見積もった．見積もられた隣接原子間距離とXAFSスペクトル解析をもとにダイヤモンド結晶構造中のタングステン原子の配置と局所微細構造の特定を進めている．タングステン原子のダイヤモンド結晶構造中の配置と局所微細構造は，転位との相関を明らかにする上で重要な情報となる．また，顕微ラマンマッピング・逆格子空間マッピング測定による，ダイヤモンド単結晶膜試料の歪み解析を進めている．タングステン不純物と転位との相互作用と歪み状態は深く関連していると考えられるため，歪み状態が明らかになれば，不純物と転位との相関の解明に近づく．2021年度は初年度に得られたXAFSスペクトルデータの解析をさらに進めるとともに，歪み解析と転位解析を進める予定である．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
タングステン金属を添加したダイヤモンド単結晶膜試料の蛍光X線吸収微細構造（XAFS）スペクトル解析により，タングステン原子の隣接原子間距離を見積もることができた．また，ダイヤモンド単結晶膜試料内の歪み解析を進めている．次年度は，XAFSスペクトルを用いた局所微細構造解析，および，歪み解析をさらに進めるとともに，転位解析を行う予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
ダイヤモンド結晶構造中のタングステン金属原子の配置と局所微細構造の解析，ダイヤモンド結晶の歪み状態・分布の評価を進める．また，ダイヤモンド結晶中の転位の種別・分布の測定・解析を行う．これらの評価結果をもとに，タングステン金属添加による，ダイヤモンド結晶の転位構造の変態機構の解明にアプローチする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響により，購入予定の物品が初年度（2020年度）内に購入できなかったために次年度（2021年度）使用額が生じた．購入できなかった物品は次年度以降に購入する予定である．
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