ペロブスカイト構造を基本とする酸化物人工超格子の原子層エピタキシ-と物性評価

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555183
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 鶴見 敬章 東京工業大学, 工学部, 助教授 (70188647)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 神谷 利夫 東京工業大学, 工学部, 助手 (80233956) ; 大橋 直樹 東京工業大学, 工学部, 助手 (60251617)
• Keywords: 人工超格子 / ペロブスカイト型化合物 / 強誘電体 / 結晶構造解析 / MBE

Research Abstract

本研究はペロブスカイト構造の誘電性、強誘電性に着目し、(1)同構造を有し化学組成の異なる2種類の物質を任意の周期、厚みで積層して人工超格子を作製する技術を確立する、(2)異種物質界面の電子状態をシミュレーション計算と電子分光法により解析する、(3)人工超格子の誘電物性について検討することを目的としている。
本年度は項目(1)および作製した超格子の構造解析について研究を行った。酸素ラジカル・イオンガンを装着した分子線エピタキシ-装置により、チタン酸バリウムとチタン酸ストロンチウムが5単位格子づつ積層した人工超格子を作製した。この際原子を1層1層積み重ねる原子層エピタキシ-の技術を用いた。原子層の堆積は高精度の水晶式膜厚センサーで制御し、シャッター開閉、チタンを蒸着する電子ビームガンのパワー調整、電子線回折強度の連続測定などは2台のコンピュータにより自動制御した。開発した成膜制御システムは設計どおりに動作し、これにより人工超格子を作成することができた。
作製した人工超格子の変調構造をX線回折法を用いて解析した。従来までは、異種物質界面が理想的に急峻に変化した場合で回折パターンの計算が可能であったが、本研究では、結晶構造因子および格子定数をフーリエ級数で展開することにより、界面での構成元素の拡散が生じた場合でも回折パターンが計算できるプログラムを開発した。これを用いて、チタン酸バリウム/チタン酸ストロンチウム人工超格子の計算を行ったところ、作製した超格子は設計どおりの構造を有しているが、界面での元素拡散は無視ではないほど生じていることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] T.Kamiya,T.Tamaka,T,Tsurumi&M.Daimon.: "Calaulation of Band Structure of Porovskite Type Crystals Using Discrete Variational Xα Methad" Jpn.J.Appl.Phys. 33. 3965-3970 (1994)
• [Publications] T.Tsurumi,T.Suzuki,M.Yamane,M.Daimon.: "Fabrication of Barium Titanato-Stromtium Tifanate Artrficial Superlattice by Atomio Layer Epitoxy" Jpn.J.Appl.Phy.33. 5192-5195 (1994)