2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of functional nano thin film by hydrogen ion beam
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17K05832
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
前里 光彦 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60324604)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 水素イオンビーム / 酸化物 / 薄膜 / 同位体効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに独自に開発した水素イオンビーム照射装置を用いて、低温での水素イオンビーム照射および温度可変in situ物性測定を行った。また、水素ガスを重水素ガスに置換することにより、重水素のドーピングも行った。
酸化亜鉛や酸化チタンなどの機能性酸化物薄膜を中心に、高濃度水素ドープによる物性制御を行った。7 Kの低温で5keVの水素イオンを照射することにより、ZnO薄膜の抵抗が約６桁も減少することを見出した。一方、同じく7 Kの低温で5keVの重水素イオンを照射したところZnO薄膜の抵抗は1桁程度しか変化せず、巨大な同位体効果を示すことが明らかになった。さらに、水素（重水素）イオン照射後に室温まで昇温することにより、抵抗が1桁（5桁）減少した。すなわち、昇温による抵抗減少にも巨大な同位体効果が現れた。この特異な現象は、イオン照射により準安定な（重）水素のトラップサイトが出来るためと考えられ、昇温により（重）水素が拡散し、侵入型水素となり電子をドープすると考えられる。ex situでのSIMS（二次イオン質量分析法）による分析やホール効果測定、およびイオンビームの加速電圧依存性などの詳細な測定によって、それを支持する結果を得た。
RFスパッタ装置を用いてルチルTiO2の薄膜作製に成功した。それを用いて水素イオンビーム照射とin situ伝導度測定を行った。室温での水素ドープによってTiO2の顕著な抵抗減少を確認した。その後、低温50Kまたは100Kでの水素イオンビーム照射により、抵抗が増加することや、温度履歴と低温水素ドープにより抵抗のスイッチングが出来ることを見出した。
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[Journal Article] Canting Antiferromagnetic Spin-Order (TN = 102 K) in a Monomer Mott Insulator (ET)Ag4(CN)5 with a Diamond Spin-Lattice2020
Author(s)
A. Otsuka, Y. Shimizu, G. Saito, M . Maesato, A. Kiswandhi, T. Hiramatsu, Y. Yoshida, H. Yamochi, M. Tsuchiizu, Y. Nakamura, H. Kishida, H. Ito
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Journal Title
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 93
Pages: 260-272
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] New Spin Liquid Candidates Based on BEDT-TTF2019
Author(s)
M. Maesato, Y. Yoshida, S. Tomeno, Y. Kimura, A. Kiswandhi, Y. Nakamura, H. Kishida, Y. Shimizu, G. Saito, H. Kitagawa
Organizer
13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets (ISCOM)
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