|
遷移金属窒化物は，硬質性や耐摩耗性，超伝導性など様々な物性を有し，実用材料として用いられる物質も多い．数十GPa以上の超高圧高温下では，二窒化物などの新規な遷移金属多窒化物が合成されている．遷移金属多窒化物に関する理論計算は多数あるが，従来の方法で超高圧合成した試料は微小かつ脆弱であるため実験による物性測定は皆無であった．本研究では前年度までに，基板上に成膜したPtやCrの金属薄膜を直接窒化して，それぞれの二窒化物PtN2とCrN2の薄膜を基板上に成膜することに世界で初めて成功した．そして，PtN2については，電気的・光学的特性を測定し，世界で初めて遷移金属二窒化物の電子物性の測定に成功した．そこで最終年度では，さらに他の系の金属多窒化物に展開して系統的に研究を進めるために，様々な系の金属多窒化物の成膜を目指した．電気抵抗などの電子物性を精度良くかつ確実に測定するためには，単相で成膜されて基板が割れずに常圧回収されることが必須であるが，最終年度において，NiおよびCoの二窒化物であるNiN2とCoN2の薄膜を単相で基板上に成膜し，しかも基板に亀裂が生じない状態で常圧に回収することに成功した．常圧回収した試料の膜性状をSEM-EDXにより観察したところ，NiN2とCoN2ともに，均質で電気抵抗測定などの電子物性測定に十分耐えうる試料であることが判明した．また，得られた薄膜試料を用いて高圧その場ラマン分光測定を行ったところ，解析に十分耐えうるスペクトルが得られた．したがって，レーザー加熱式ダイアモンドアンビルセル合成システムを使用して，出発物質として基板に蒸着した薄膜金属を窒素流体と反応させることにより遷移金属多窒化物の単相合成が可能となる技術を確立したといえる．これらの試料を用いることにより，電子物性，格子物性，光学物性，磁気電気物性の解明を進めることが可能となった．
|
