ダイヤモンド表面の個々の原子の可視化に成功―パワー半導体デバイスの性能研究を促進 ：東京大学/産業技術総合研究所
(2025年1月8日発表)
東京大学と（国）産業技術総合研究所の共同研究グループは（1月8日）、ダイヤモンド表面の個々の原子の可視化に成功したと発表した。ダイヤモンド薄膜の成長機構の解明やデバイス性能の向上への貢献が期待されるという。
ダイヤモンドは究極の半導体ともいわれ、パワーデバイスや量子デバイスの材料として注目されている。キャリア移動度や熱伝導率、絶縁破壊電界などが高いという優れた特性を持つ。半面、ダイヤモンド薄膜の表面には原子レベルの欠陥が存在し、それがデバイスの性能を下げる要因になっている。
このため、性能向上にはダイヤモンド表面を原子スケールで可視化し、微視的な構造を理解することが必要とされ、これまで、走査型トンネル顕微鏡などによる観察が試みられてきた。
しかし、原子レベルの分解能には至っていなかった。その原因として、ダイヤモンドの導電性が低いことや表面の炭素原子が密集していることなどがあげられている。
研究グループは今回、原子間力顕微鏡を用いることでダイヤモンド表面の個々の炭素原子の可視化に世界で初めて成功した。
探針と試料表面の間を流れる電流を測定することによって試料表面を観察する走査型トンネル顕微鏡は、導電性のある試料しか観察できないが、探針先端の原子と試料表面の原子との間に働く力を測定する原子間力顕微鏡は、導電性の低いダイヤモンドの表面原子の観察に向く。
研究グループはさらに探針にシリコンを用い、探針を表面にわずか数オングストロームの距離まで接近させて観察することにより、ダイヤモンド表面の個々の炭素原子の観察を実現した。
この技法を用いるとダイヤモンド表面の点欠陥などを分析でき、ダイヤモンド薄膜の成長機構の解明や、ダイヤモンドデバイスの性能向上への貢献が期待されるとしている。
