2021 Fiscal Year Annual Research Report
薄膜を駆使したキャリア注入型電子物性制御による水素化物エレクトロニクスの創成
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19K22225
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大口 裕之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40570908)
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2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 水素化物 / 薄膜 / キャリア注入 / 界面 / エレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度には、本研究で最終ゴールとしている水素化物へのキャリア注入にとって不可欠かつ最適な舞台となる水素化物エピタキシャル薄膜を準備することに専念し、その合成において大きな進捗を得た。主に二通りの成果を得ている。
一つ目はペロブスカイト水素化物に対する研究においてであり、BaLiH3のエピタキシャル薄膜合成に成功した。これまでBaLiH3の膜合成例は世界でも皆無であったが、我々は成膜中に活性水素（反応活性が極めて高い原子状のラジカル水素）を反応ガスとして導入することで、水素化物相の成長を著しく促進することに成功し、その結果目的のエピタキシャル薄膜を得るに至った。さらに、この膜の成長が基板温度に依存しており、基板温度が高すぎても低すぎても、配向性が低下してしまうことを明らかにした。
二つ目は1,2族金属水素化物のエピタキシャル薄膜合成においてである。この研究では、LiH、MgH2、CaH2の三種類の1,2族金属水素化物に対して実験を展開した。そして、LiHに対しては、従来研究で得られたよりも結晶性・配向性に優れたエピタキシャル膜を得ることに成功した。また、MgH2およびCaH2に対しては、エピタキシャル薄膜である可能性のある高品質膜を得ている。またこの研究では、通常の水素ガスに比べて活性水素ガスが、水素化物相の成長を促進する効果が極めて高いことを証明した。
BaLiH3エピタキシャル薄膜合成の成功によって、ペロブスカイト水素化物に対して元素置換研究を実施する準備が整った。また、1,2族金属水素化物エピタキシャル薄膜合成の成功によって、水素化物に意図的に水素欠損を導入する準備が整った。以上の成果により、キャリア注入に向けて大きく前進した。
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