2016 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物原子シートを利用した超構造界面の構築と新奇な伝導・誘電特性の創出
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16H06116
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大澤 健男 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00450289)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 薄膜・表面界面物性 / 酸化物薄膜 / 酸化物エレクトロニクス / 走査型トンネル顕微鏡 / 光電子分光 / ホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遷移金属酸化物は、従来の半導体とは異なる多彩な機能を有しており、新奇デバイス開発に繋がる機能性酸化物材料の研究が活発化している。近年では、酸化物薄膜成長技術が高度化し、超構造化したヘテロ接合の物性開拓と制御が注目されている。一方、極めて2次元性の高い原子シートは、その構造の特異性や対称性によって、通常の3次元結晶とは異なる性質を有すること知られている。本研究では、1原子層の厚みでありながら、原子レベルで構造制御された酸化物原子シートを内在するペロブスカイト酸化物ヘテロ接合を作製し、新奇な伝導・誘電特性を創出する研究を進めている。
本年度は、独自に作製したLaAlO3/SrTiO3接合の原子レベル構造解析と、低温物性測定システムの構築に注力した。真に原子レベル制御した単結晶基板や、1-5原子層厚の薄膜の構造を観察すると、設計通りに成長していることを確認した。また、基板上に形成されている原子シートがヘテロ構造表面に転写されていることを、走査型透過電子顕微鏡、電子線エネルギー損失スペクトル、および光電子分光測定によって明らかにした。この結果は、既に得られている走査型トンネル顕微鏡観察結果と合致しており、酸化物薄膜の複雑な成長機構を理解する上で重要な知見となった。
原子レベル制御技術の確立と成長機構を解明することに加えて、電気伝導性の発現機構を調べた。従来通りに作製した試料と比較して、原子シートを内在する接合試料では、絶縁性界面から伝導界面へと変化する閾値膜厚が減少し、2原子層で金属伝導を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
原子レベル制御技術の確立と成長機構を解明することに成功した。さらに、原子シートを含む新奇な接合界面を構築することによって、電子物性を向上させることに成功し、当初の計画通りに進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸化物薄膜成長技術と原子シート技術を融合することによって、ユニークな電子物性を誘起することができるようになったので、その効果を最大化させるために、低温電子輸送特性を詳細に検証することを計画している。
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