【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23BA0025

利用課題名 / Title

電界放出型走査電子顕微鏡による2次元半導体の観察

利用した実施機関 / Support Institute

筑波大学 / Tsukuba Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/ Electronic microscope,原子層薄膜/ Atomic layer thin film,ナノ粒子/ Nanoparticles,ナノチューブ/ Nanotube

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

池沢 道男

所属名 / Affiliation

筑波大学数理物質系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

藤田玲奈,西澤彩乃

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

俵 妙

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

BA-008：電界放出型走査電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

六方晶窒化ホウ素などの原子層厚さの物質を、SiO₂/Si基板上に成長させた試料やサファイア基板上に成長させた試料、及びナノフレーク状の試料を電界放出型走査電子顕微鏡を用いて観測し、形状や分布を調べる。

実験 / Experimental

六方晶窒化ホウ素ナノフレークを1700 ℃の高温度でアニールしたものをエタノール中に分散させSiO₂/Si基板上にドロップキャストした試料を電界放出型走査電子顕微鏡( SU-8020)を用いて観察した。また、明るいフォトルミネセンスが観測された六方晶窒化ホウ素ナノチューブ試料を同様に観測した。

結果と考察 / Results and Discussion

図1は真空中で1700 ℃でアニールしたhBNナノフレークのSEM像の一例である。この試料の顕微フォトルミネッセンス測定では、未アニール試料や800 ℃程度のアニール試料で見られた欠陥からの発光が観測されなかった。800 ℃程度のアニールであっても酸素を含む雰囲気中では欠陥からの発光が観測されなくなっていたが、その際には円盤状のナノフレークの形状が崩れていることが観察されていた。一方、今回の高温アニール試料では大きな形状の違いはないことが分かった。よって、欠陥からの発光が消失した原因はhBN自体の劣化ではないと考えられ、欠陥を形成していた不純物や空孔の数が減少した事によるのかもしれない。今後、アニール条件を変えることによって、欠陥の密度などを制御できる可能性がある。また、類似の試料としてhBNナノチューブの顕微フォトルミネッセンス測定を行い、試料内の様々な場所から興味深い発光スペクトルを得ている。その起源の理解のためには、ナノチューブ状のものと塊状のものの分布状況を把握する必要がある。そのためにSEM像を取得した結果を図2に示す。塊状のhBNも含まれるものの、場所によってはほとんどがナノチューブと見做せる領域があることが分かり、今後、光学スペクトルとの対応がつけられそうであるとの感触を得た。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１ 高温アニール後のhBNフレーク

図２ hBNナノチューブ

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件