ナノ構造化した強相関電子材料への電界効果キャリア注入

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17340105
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: LIPPMAA Mikk 東京大学, 物性研究所, 助教授 (10334343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大西 剛 東京大学, 物性研究所, 助手 (80345230)
• Keywords: 酸化物 / 電界効果 / トランジスター / 金属・絶縁体転移 / SrTiO_3 / 移動度 / 超伝導 / ナノワイヤー

Research Abstract

平成18年度はアモルファスとエピタキシャルのCaHfO_3、DyScO_3をゲート絶縁層に用いたSrTiO_3電界効果トランジスタの作製に成功した。エピタキシャルのCaHfO_3、DyScO_3はSrTiO_3上にグレイン境界の生成なしに約2nmの厚さまで成長できた。この薄いエピタキシャル層とアモルファス絶縁体を組み合わせることで、10^<13>cm^<-2>オーダーにも達するシートキャリア密度をSrTiO_3基板の表面層に誘起できるトランジスタ動作を達成した。低温において急激な電界効果移動度の増加が確認されており、電界で誘起されたキャリアが化学ドーピングされたキャリアと同等に振る舞っている。SrTiO_3トランジスタにおいて金属・絶縁体転移が観測された。
金属伝導性LaTiO_3ナノワイヤーの成長について研究した。アニールしたSrTiO_3基板表面のステップエッジに沿って金属伝導性(La, Sr)TiO_3ナノワイヤーアレーを形成するステップフロー成長手法を開発した。LaTiO_3ナノワイヤー成長の前にアニールしたSrTiO_3基板表面をSrO薄膜でバッファーする技術を開発した。本ステップはSrTiO_3の表面伝導を低減しナノワイヤー間を絶縁するために欠かせない。こうして得られたナノワイヤーアレーは理想的な1次元伝導を示した。
スイス、ジュネーブ大学のトリスコン教授のグループとの共同研究でNbドープSrTiO_3薄膜の超伝導特性に関する研究をおこなった。超伝導を示すNb : SrTiO_3薄膜の作製に成功すると共に、静電的な電界効果によるキャリア密度変調により超伝導状態をon/offできることを示した。

Research Products

• [Journal Article] Pulsed laser deposition of oxide thin films (2006)
  • Author(s): Ohnishi T, Koinuma H, Lippmaa M
  • Journal Title: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・7 Pages: 2466
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Local switching of two-dimensional superconductivity using the ferroelectric field effect (2006)
  • Author(s): Takahashi KS, Gabay M, Jaccard D, Shibuya K, Ohnishi T, Lippmaa M, Triscone JM
  • Journal Title: NATURE 441・7090 Pages: 195
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] In situ resonant photoemission characterization of LaO.6SrO.4MnO3 layers buried in insulating perovskite oxides (2006)
  • Author(s): Kumigashira H, Hashimoto R, Chikamatsu A, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8 Pages: 08S903
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Ferromagnetism stabilization of ultrathin SrRuO3 films : Thickness-dependent physical properties (2006)
  • Author(s): Toyota D, Ohkubo I, Kumigashira H, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8 Pages: 08N506
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Temperature-dependent soft X-ray photoemission and absorption studies of charge disproportionation in La1-xSrxFeO3 (2006)
  • Author(s): Wadati H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Takizawa M, Kumigashira H, Fujimori A, Lippmaa M, Kawasak M, Koinuma H
  • Journal Title: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 75・5 Pages: 54704
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Band structure and Fermi surface of LaO.6SrO.4MnO3 thin films studied by in situ angle-resolved photoemission spectroscopy (2006)
  • Author(s): Chikamatsu A, Wadati H, Kumigashira H, Oshima M, Fujimori A, Hamada N, Ohnishi T, Lippmaa M, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B 73・19 Pages: 195105
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices (2006)
  • Author(s): Takizawa M, Wadati H, Tanaka K, Hashimoto M, Yoshida T, Fujimori A, Chikamatsu A, Kumigashira H, Oshima M, Shibuya K, Mihara T, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H, Okamoto S, Millis AJ
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW LETTERS 97・5 Pages: 57601
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Growth and characterization of epitaxial DyScO3 films on SrTiO3 (2006)
  • Author(s): Uozumi T, Shibuya K, Ohnishi T, Sato T, Lippmaa M
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS ＆ EXPRESS LETTERS 45・29-32 Pages: L830
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Observation of step-induced magnetic domain formation in La1-xSrxMnO3 thin films by photoelectron emission microscopy (2006)
  • Author(s): Taniuchi T, Kumigashira H, Oshima M, Wakita T, Yokoya T, Kubota M, Ono K, Akinaga H, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: APPLIED PHYSICS LETTERS 89・11 Pages: 112505
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Strong localization of doped holes in La1-xSrxFeO3 from angle-resolved photoemission spectra (2006)
  • Author(s): Wadati H, Chikamatsu A, Takizawa M, Hashimoto R, Kumigashira H, Yoshida T, Mizokawa T, Fujimori A, Oshima M, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: PHYSICAL REVIEW B 74・11 Pages: 115114
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Sulfur passivation of Ge (001) surfaces and its effects on Schottky barrier contact (2006)
  • Author(s): Maeda T, Takagi S, Ohnishi T, Lippmaa M
  • Journal Title: MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING 9・4-5 Pages: 706
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Combinatorial experimentation and materials informatics (2006)
  • Author(s): Takeuchi I, Lippmaa M, Matsumoto Y
  • Journal Title: MRS BULLETIN 31・12 Pages: 999
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] XML-based data management system for combinatorial solid-state materials science (2006)
  • Author(s): Meguro S, Lippmaa M, Ohnishi T, Chikyow T, Koinuma H
  • Journal Title: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・7 Pages: 2634
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Field-effect modulation of the transport properties of nondoped SrTiO3 (2006)
  • Author(s): Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Sato T, Lippmaa M, Kawasaki M, Nakajima K, Chikyow T, Koinuma H
  • Journal Title: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・21 Pages: 212116
  • Description: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [Journal Article] Robust Ti4+ states in SrTiO3 layers of LaO.6SrO.4MnO3/SrTiO3/LaO.6SrO.4MnO3 junctions (2006)
  • Author(s): Kumigashira H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • Journal Title: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・19 Pages: 192504
• [Journal Article] An in situ transport measurement of interfaces between SrtIo3(100)SURFACE AND AN AMORPHOUS WIDE-GAP INSULATOR (2006)
  • Author(s): Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Koinuma H, Lppmaa M
  • Journal Title: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・23 Pages: 8147