プラズマMOCVD法によるBN-C系ナノコンポジット膜の作製

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本研究ではプラズマMOCVD法により、炭素のマトリックス中にBNの微結晶が分散したBN-Cナノコンポジット膜の作製を試みた。本年度は新たなプラズマ源としてマイクロ波プラズマ(2450MHz)を用いた。MO試薬としては、分子内にすでにB、N、Cを含んでいるトリメチルアミンボラン((CH_3)_3N-BH_3)を用いた。実験の手順としては、まず、反応容器、原料蒸発器を排気後、基板をヒーターを用いて所定温度(200-500℃)まで上昇させ、同時に原料蒸発器内に充填したMO原料を45-100℃で蒸発させた。次にMO原料をキャリヤーガス(N_2,H_2)により反応容器内に導入し、マイクロ波プラズマ(0.2-0.8kW)により分解させ、Si(100)基板(12×12×0.5mm)上に20分間成膜した。基板温度300℃、出力0.8kWにおいて得られた生成膜のFT-IRスペクトルにはB-N結合の吸収のみが観察された。また、XPSスペクトルより生成膜中にはB-N、およびC-C結合の存在が確認され、生成膜はBNとCからなる膜であった。しかしながら、XRDパターンからはピークは観察されず、生成膜はBN、Cともにアモルファスであった。すなわち、生成膜はアモルファスのBNとアモルファスの炭素からなるBN-Cナノコンポジット膜であった。昨年度までの研究において、高周波結合方式により発生させた高密度プラズマを用いて同様のアモルファス膜が700℃で作製されているが、本研究ではマイクロ波プラズマを用いることにより、300℃という低温において、アモルファスのBNとアモルファスの炭素からなるBN-Cナノコンポジット膜の作製が可能となった。また、400℃および500℃において得られた生成膜のFT-IRスペクトルにはB-CおよびC-N結合の吸収が確認され、マイクロ波プラズマにより、B-C-N膜作製の可能性が示唆された。