ナノ多結晶ダイヤモンド高温・高圧合成時InP 封入の影響

摘要

物質が100nm 以下程度となる構造体では，それよりも大きな状態と大きく異なる性質を示すことがあり，ナノ材料として，これからの新たな物性発現や，応用展開が期待される．ダイヤモンドは物質中で最高の熱伝導度に加え，高い硬度，透明性，絶縁破壊電界や移動度の優れた半導体としての物性を併せ持つ．これにより近年機能性材料としての注目が高まっており，特にその電子物性から，パワー半導体への応用も期待されている．従来，電子デバイス応用可能なダイヤモンドの作製は，特にその高品質結晶合成と電子伝導を制御するn 型ドーピングの難しさから，限られた機関での化学気相体積法(CVD)でのみ成功している．近年，愛媛大学では，世界最大級の超高圧発生装置により，通常のダイヤモンドよりも高硬度な，ナノ多結晶ダイヤモンド（NPD）の合成や，その高品質化・大型化に成功している．本研究では，NPD 作製時に比較的扱いやすいドーピング材料の候補としてInP 結晶を高温・高圧ダイヤモンド合成時に導入することで，合成されたダイヤモンドへのP のドーピング，n 型化を試みた． InP を同時封入して作製したNPD の微細構造変化について原子間力顕微鏡(AFM)で評価を行った結果，純粋な炭素のみの領域では微小な数10nm 程度の粒状結晶の存在を把握し，In およびP を導入した部位ではより大きな粒径をもつ結晶を形成することが判明した．