遷移金属二窒化物の成膜技術の確立と電子物性の実験的解明及び制御

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近年超高圧高温下では遷移金属多窒化物の合成が多く報告されてきた．PtN2もその一つであり，その物性についてこれまで理論計算が多数されてきたが，電子物性を実験で測定した報告はない．従来の合成方法ではPt箔またはPt粉末を出発試料として用いており，細く絞ったレーザーによる加熱方法であるため，合成試料は脆弱でPtが多く残存する．このため，電子物性測定に適した試料の合成が困難であった．そこで，出発試料として絶縁基板上に成膜したPt薄膜を用いてPtN2薄膜を得ることができれば，種々の物性測定が可能になると考え， PtN2薄膜の合成および膜性状の評価と物性測定手法の確立を目的とした．高温高圧合成実験にはキュレット径350μmのLH-DACを使用した．基板をc-BN，Pt膜厚を約0.09μmとした出発試料を用いて，PtN2薄膜の合成を試みた．回収された試料のSEM像から，膜状形態の組織が観察された．合成された膜は角張った結晶粒が密に敷き詰まった組織をしており，これは，過去に報告された白金箔や白金粉末を出発試料として用いて合成されたPtN2の表面形態とよく似ている．また，島状形態も観測され，加熱のできなかった領域では平坦な組織が観測された．また，それぞれの領域におけるラマン分光測定の結果から，加熱できなかった領域ではPtN2のラマンピークが観測されなかったが，十分な温度まで昇温されたと思われる領域ではPtN2のラマンピークが観測された． また，膜状形態における元素EDXマッピング分析から，Bは検出されなかったため，検出されたNはc-BNではなくPtN2由来であると結論した．PtとNはEDX分析した領域全体から検出されており，原子数濃度比はPt:Nは約1:2であった．これはPtN2の組成比と整合する． 以上の結果から，基板上の一部にPtN2薄膜を合成することに成功したと結論した．