2017 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 |
異なる２つのペロブスカイト型遷移金属酸化物を接合して作製する界面では、バルクの3次元構造では見られない2次元物性を誘起することが可能であることを活用し、新奇電子機能を開拓する研究が進んでいる。これらの研究のうち、最も研究例が多い系がLaAlO3/SrTiO3接合である。本研究では、原子レベル制御技術を用いることによって、LaAlO3/SrTiO3接合時において、TiO2原子シートが最表面に自発的に形成することを明らかにしてきた。この原子シートの構造評価に加えて、電子物性、特に電子濃度やホール移動度への効果を検証することを目的とし、低温電子輸送特性を評価する研究を進めている。
本年度は、研究代表者が開発した原子レベル薄膜成長技術を活用して作製した様々なLaAlO3/SrTiO3接合の電子輸送特性を評価した。具体的には、従来手法で作製する試料に加えて、TiO2原子シートが内在するLaAlO3/SrTiO3接合試料についての電子物性を調べた。特に、厚みを1-5原子層の範囲で変化させた試料を作製し、その膜厚依存性や極低温磁気輸送を検討した。その結果、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原子層で電気伝導性を発現させることに成功した。次に、伝導性が得られた試料について、抵抗率ホール効果の温度依存性を測定した。全ての試料において金属伝導を確認し、その中でも2、 3原子層試料にて2ケルビンにて10 ohm/sq.台の抵抗率が得られた。ホール効果測定では、室温電子濃度が第一原理計算から予測される電子濃度と類似していることがわかった。この結果は、良好な2次元電子が界面に蓄積されていることを示唆している。また、2ケルビンにて、従来試料での報告値よりも高いホール移動度を実現した。
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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
TiO2原子シートを含むLaAlO3/SrTiO3接合では、2原子層成長で電気伝導性を発現させることに成功した。さらに、既存の報告値を超える電子濃度およびホール移動度を実現しており、当初の計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で使用した接合試料にて、高移動度が得られるようになったことから、ユニークな２次元伝導を強磁場下での磁気輸送特性評価で検証する。印加磁場依存性に注目し、２次元磁気輸送を調べることを計画している。
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