B、C及びNのK吸収端近傍X線吸収発光分光による不純物添加ダイヤモンドの電子状態

通过 X 射线吸收发射光谱分析 B、C 和 N 的 K 吸收边附近的杂质掺杂金刚石的电子态

基本信息

批准号：
17740189
负责人：
中村仁
金额：
$ 2.5万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、多結晶ボロンドープダイヤモンド(BDD)試料を用いて超伝導転移温度(Tc)の詳細なボロン濃度(nB)依存性を観測し、Tcの低い試料のXASスペクトルで観測されるギャップ内準位の起源を探ると共に、単結晶BDDで観測されている超伝導転移温度の下地基板方位(成長方向)依存性の原因を解明する。多結晶試料のB-K XASスペクトルを詳細に観測した結果、ギャップ内準位は浅い準位と深い準位があることが分かった。SIMSとホール効果の比較からは、キャリヤの補償の起源を全て成膜時の水素混入によるとすることは困難であった。XASスペクトルとバンド計算の結果との比較から、Tcの低い試料で観測される深いギャップ内準位の主たる起源は、1)格子間位置に入ったBと2)置換位置のBB結合状態である可能性が高いことが示された。成膜時に取り込まれる水素とのBH結合状態も共存しているがその割合は少ないと考えられる。また、BDDとノンドープダイヤモンド基板との僅かな格子ミスマッチから、〈111〉成長と〈100〉成長で単結晶BDDの格子歪みが異なることが報告されている。単結晶BDDのB-K XASスペクトルは、入射角(入射X線の電場ベクトルに垂直)に対して、〈100〉試料では異方性を示さないのに対し、〈111〉試料では顕著な異方性を示した。この結果は、Bにより導入されたホールを補償するBB対(結合状態)の形成が、〈100〉成長方向ではランダムであるが、〈111〉方向では異方的で抑制されていると考えることが出来る。XASスペクトルのバンド計算などを用いた定量的な議論はこれからの課題であるが、立方晶的な成長よりも〈100〉成長で観測される正方晶的な歪がキャリヤの補償を抑制し、Tcの上昇に繋がる可能性があることが示された。

今年，我们将使用多晶硼掺杂金刚石（BDD）样品来观察超导转变温度（Tc）对硼浓度（nB）的详细依赖性，并且我们将研究在XAS中观察到的间隙内水平除了探索超导转变温度的起源之外，我们还将阐明单晶 BDD 中观察到的超导转变温度对底层衬底取向（生长方向）的依赖性的原因。对多晶样品的B-K XAS光谱进行详细观察的结果发现，间隙中存在浅能级和深能级。从SIMS和霍尔效应的比较来看，很难将载流子补偿的根源归因于成膜过程中的氢污染。 XAS光谱和能带计算结果的比较表明，在低Tc样品中观察到的深能级的主要来源是1）B进入间隙位置和2）BB在取代位置处的键合状态。是高的。成膜时混入的氢的BH键也共存，但其比例被认为很小。据报道，由于 BDD 和非掺杂金刚石基底之间存在轻微的晶格失配，<111> 和 <100> 生长的单晶 BDD 的晶格应变有所不同。单晶BDD的B-K XAS谱显示，<100>样品中相对于入射角（垂直于入射X射线的电场矢量）没有各向异性，而<111>样品中显示出显着的各向异性表明。这一结果表明，补偿 B 引入的空穴的 B-B 对（键合态）的形成在 <100> 生长方向上是随机的，但在 <111> 方向上是各向异性的并受到抑制。使用XAS谱带计算进行定量讨论是一个未来的问题，但在<100>生长中观察到的四方畸变抑制了载流子补偿而不是立方生长，并且Tc已被证明这可能导致增加