2007 Fiscal Year Annual Research Report
光キャリアドーピングによる遷移金属酸化物の物性制御
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16076208
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
廣井 善二 The University of Tokyo, 物性研究所, 教授 (30192719)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤森 淳 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (10209108)
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| Keywords | 遷移金属酸化物 / 強相関電子系 / ヘテロ接合 / 光キャリア注入 / 光電子分光 |
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| Research Abstract |
キャリアが高移動度で動きうる酸化物半導体としてSnO_2に着目し、この薄膜をTiO_2およびAl_2O_3基板上に作製し,紫外線照射を行った.その結果,もともとワイドギャップの絶縁体であった薄膜において紫外線照射により数桁電気抵抗が減少することを見出した.この減少は室温においても起こり,光を切った後でも低抵抗状態を保つ.よって,永続的光電流が観測される.興味深いことにホール測定からキャリアがホールではなく電子であることがわかった。その原因として光キャリア注入により導入された電子が薄膜に蓄積され,何らかの理由により再結合が抑えられて異常に長い寿命を持ったためと考えられる.さらにSnO_2/Al_2O_3系を作製した。この系では基盤のAl_2O_3のバンドギャップが大きいため,紫外線照射による直接のキャリア生成は期待されない.しかしながら,紫外線の照射によって抵抗が数桁減少することが分った.その原因を明らかになっていないが、紫外線による吸着酸素の脱離とそれに伴う粒界ポテンシャルの変化が重要であると考えている.
遷移金属酸化物における化学的なキャリアドーピングに関しては,ペロブスカイト型マンガン酸化物について化学ポテンシャル・シフトの系統的な研究を行った.Pr_<1-x>Ca_xMnO_3において,低温では化学ポテンシャルが電荷整列相でピン止めされるという予想された結果に加えて,高温で電荷整列が消えた相でも化学ポテンシャルのピン止めが残り,しかもピン止めが観測されるキャリアー濃度領域が低温よりも広がるという予想に反する結果が得られた.電荷整列の揺らぎが整列転移温度でも強く残り,さらに広いキャリアー濃度領域に揺らぎが広がるとして説明された。Nd_<1-x>Sr_xMnO_3の強磁性金属相では,温度に依存した巨大な化学ポテンシャル・シフトを見出し,二重交換系に関する古川の理論的予想を検証した.
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