研究課題別中間評価結果

１．研究課題名

ダイヤモンド−有機分子の化学結合形成機構と制御

２．研究代表者

安藤　寿浩(無機材質研究所 先端機能性材料研究ｾﾝﾀｰ 主任研究員)

３．研究概要

　この研究は無機結晶であるダイヤモンド表面を微視的、化学的には有機化合物類似の系であるととらえることに特徴があり、ダイヤモンド表面を有機化学的に修飾することや、表面の化学反応性を明らかにすることで、ダイヤモンドと有機分子が直接結合した新しい材料を構築したり、安定な極微細構造を持つ素子を製作する基盤技術を作ることを目的とする。

　今まで、プラズマCVD法によるエピタキシャル成長に関して、良質なダイヤモンド単結晶表面を得るための合成装置、合成条件の最適化に努めた。そしてエピタキシャル成長表面の表面構造と水素吸着との関係や結晶中への不純物導入等について研究を進めている。

４．中間評価結果

４−１．研究の進捗状況と今後の見込み

　ダイヤモンド気相合成を研究しているグループは世界に多数あるが、このチームのようにダイヤモンド表面に関する微細構造を徹底的に解明して、CVD法による良質の単結晶を作る技術のあるところは少ない。これまでの研究で、当初計画通り安定な製法はもちろんのこと、微量の不純物ドーピングによる結晶質の変化等が解明され、将来の半導体や電極材料への応用の道が見えてきた。ただし、スケールアップしたときや、多結晶での動的挙動等に答えがない。対象をあまり広げず、焦点を絞らないとインパクトの大きな成果が得にくいと危惧される。

４−２．研究成果の現状と今後の見込み

　プラズマCVD法において、硫黄をドープすることでn型半導体ダイヤモンドの生成をみた。これは今までの結晶表面や構造研究の成果といえる。これらの知見は新しい結晶であるc-BN表面にも適応でき、c-BN表面で初めて負性電子親和力状態の存在することが明らかとなった。また、ボロンをドープしたダイヤモンドは、p型半導体としての性質を示すが、これを用いた電極で、1,4-ジフルオロベンゼンの電解フッ素化を行なったところ、電流効率の高い電解反応が生起した。

　今後は表面の吸着状態の把握もさることながら、これらをデバイスとして活用することに重心を移してほしい。

４−３．総合的評価

　ダイヤモンド表面そのものの形成過程の研究と、得られた表面(界面)を用いる応用研究が同時進行となっているので、相互の関係が不明確に映る。今後２年間にオリジナリティの高い成果を目指すには、例えば電子材料等に対象を限定した研究の集約をはかることが重要である。