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2024 年度 研究成果報告書

ダイヤモンド結晶中の遷移金属不純物と転位のインタラクション

研究課題

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研究課題/領域番号 20K04573
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
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)

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)

研究分担者 有元 圭介  山梨大学, 大学院総合研究部, 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)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
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
研究成果の概要

本研究では、金属援用終端法を用いてタングステン(W)ドープされたダイヤモンド結晶中のW金属について局所構造を決定し、転位構造の変態機構を明らかにすること、転位と金属不純物との相関を紐解くことを目的として研究を行った。X線吸収微細構造測定によりダイヤモンド結晶中にW原子がドーピングされていること、W原子の化学状態を明らかにすることができたが、W原子の結晶中のドーピングサイトまでは明らかにすることはできなかった。また、W不純物と転位との相関を明らかにすることはできなかったが、X線トポグラフィ測定により貫通転位から基底面転位へ変換され結晶外へ転位が排出された可能性を示唆することはできた。

自由記述の分野

応用物理 放射光利用 材料科学工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

ダイヤモンド結晶成長中に金属を微量添加することで、基板から膜中に伸展する貫通転位の伝搬を抑制する金属援用終端法が提案されている。この金属援用終端法の低転位化メカニズム・転位と金属不純物との相関を解明することは、単結晶低転位化技術発展のための学術的知見に寄与することになる。
本研究では、金属援用終端法を用いてタングステンドープされたダイヤモンド単結晶内の転位と金属不純物との相関について明らかにできなかったが、結晶内の貫通転位が基底面転位へ変換され結晶外へ排出された可能性を示唆できた。これが低転位化機構メカニズムの一つである可能性が考えられ、いくらか学術的知見に寄与できたと考えられる。

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公開日: 2026-01-16  

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