2008 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
20685013
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
大友 明 Tohoku University, 金属材料研究所, 助教 (10344722)
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Keywords | 二次元電子 / 半導体ナノ構造 / 量子効果 / 酸化物半導体 / 電子デバイス |
Research Abstract |
透明酸化物半導体は,強結合性に由来する多様な物性を有し次世代エレクトロニクスを支える新材料として期待されている.近年, 自然成長した透明酸化物半導体のナノロッドやナノ細線に関する研究が進められているが, 構造制御と量子機能を密接に結びつけた研究例は極めて少ない. 本研究では, 透明酸化物半導体薄膜のクリーンな界面に閉じ込めた2次元電子面に対して, 微細なゲート電極構造(ショットキー接合)を用いて1次元に閉じ込めた電子状態を形成し, 量子物性の計測と制御要因の確立およびデバイス機能の開拓を行う. 具体的には, 量子ホール効果や超伝導を示す酸化物の2次元電子面に, 微細加工したショットキー電極で空乏領域を制御する手法を確立することで低次元電子系の電気伝導特性を調べ, 既存の半導体や金属に対する共通点や新奇性を明確にする. 今年度はZnO/Mg_x Zn_<1-x>O界面に注力し, 本研究の中心課題となるショットキー電極形成技術の確立を行った.具体的には, パルスレーザ堆積法ならびに分子線エピタキシー法による薄膜作製および結晶構造・基礎電子物性評価, 微細素子構造加工プロセス技術の開発, 微細素子構造の容量-電圧および電流-電圧測定を行い, 基礎的な物性値の決定を行った. また, 分光学的評価法により作製した素子が紫外フォトダイオードとして優れた特性を有していることを明らかにした. さらに, 電界効果トランジスタを用いた実験や光学実験を相補的に行い, ショットキー接合における実験結果を支持する結果を得た.特に電気二重層トランジスタは強力なツールであり, SrTiO_3に適用したところ絶縁体状態から超伝導状態までその電気特性を電界制御することができた(Nature Materials誌掲載).一方で, 平成21年度以降に実験に行う.極低温電気測定のための希釈冷凍機のセットアップと動作確認を行った.
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[Journal Article] Spin susceptibility and effective mass of two-dimensional electrons in Mg_x Zn_<1-x> O / ZnO heterostructures2008
Author(s)
A. Tsukazaki, A. Ohtomo, M. Kawasaki, S. Akasaka, H. Yuji, K. Tamura, K. Nakahara, T. Tanabe, A. Kamisawa, T. Gokmen, J. Shavani, M. Shayegan
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Journal Title
Physical Review B 78
Pages: 233308-1-4
Peer Reviewed
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[Journal Article] MgxZn1-x0-based Schottky photodiode for highly color-sensitive ultraviolet light detection2008
Author(s)
M. Nakano, T. Makino, A. Tsukazaki, K. Ueno, A. Ohtomo, T. Fukumura, H. Yuji, Y. Nishimoto, S. Akasaka, D. Takamizu, K. Nalcahra, T. Tanabe, A. Kamisawa, M. Kawasaki
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Journal Title
Applied Physics Express 1
Pages: 121201-1-3
Peer Reviewed
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[Journal Article] Transparent polymer Schottky contact for a high performance visible-blind ultraviolet photodiode based on ZnO2008
Author(s)
M. Nakano, T. Makino, A. Tsukazaki, K. Ueno, A. Ohtomo, T. Fukumura, H. Yuji, S. Akasaka, K. Tamura, K. Nakahara, A. Kamisawa, M. Kawasaki
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Journal Title
Applied Physics Letters 93
Pages: 123309-1-3
Peer Reviewed
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[Journal Article] Plasma-assisted molecular beam epitaxy of high optical quality MgZnO films on Zn-polar ZnO substrates2008
Author(s)
Y. Nishimoto, K. Nakahara, D. Takamizu, A. Sasaki, K. Tamura, S. Akasaka, H. Yuji, T. Fujii, T. Tanabe, H. Takasu, A. Tsukazaki, A. Ohtomo, T. Onuma, S. F. Chiphibu, M. Kawasaki
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Journal Title
Applied Physics Express 1
Pages: 091202-1-3
Peer Reviewed
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[Presentation] Self-assembled stearic acid monolayer on oxide surfaces2009
Author(s)
R. Y. Gunji, H. Hiraga, M. Nakano, A. Ohtomo, T. Makino, T. Fukumura, M. Kawasaki
Organizer
The Annual PD/RA Research Presentations (FY 2008) of the Global COE Program : Materials Integration International Center of Education and Research
Place of Presentation
宮城県仙台市(ポスター)
Year and Date
2009-03-09
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[Presentation] Transparent polymer Schottky contact on ZnO and related materials2008
Author(s)
M. Nakano, A. Tsukazaki, K. Ueno, R. Y. Gunji, T. Makino, A. Ohtomo, T. Fukumura, S. Akasaka, H. Yuji, K. Nakahara, M. Kawasaki
Organizer
2008 MRS Fall Meeting
Place of Presentation
Boston, USA
Year and Date
20081201-05
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[Presentation] MgZnO/ZnO界面における2DEGの電子有効質量と有効g因子の積(g^* m^*)の見積もり2008
Author(s)
塚崎敦, 大友明, 赤坂俊輔, 湯地洋行, 田村謙太郎, 中原健, 田辺哲弘, 神澤公, J.Shavani, T.Gokmen, M.Shayegan, 川崎雅司
Organizer
第116回東北大学金属材料研究所講演会
Place of Presentation
宮城県仙台市(ポスター)
Year and Date
20081127-28
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[Presentation] SrTiO_3の電界効果超伝導2008
Author(s)
上野和紀, 中村慎太郎, 下谷秀和, 大友明, 木村憲彰, 野島勉, 青木晴善, 岩佐義宏, 川崎雅司
Organizer
平成20年度東北大学金属材料研究所ワークショップ「酸化物ナノ構造の基礎と応用一化学と物理の融合」
Place of Presentation
宮城県仙台市(招待)
Year and Date
20081117-18
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[Presentation] 導電性高分子/酸化物界面デバイス2008
Author(s)
中野匡規, 塚崎敦, 上野和紀, 大友明, 福村知昭, 赤坂俊輔, 中原健, 田辺哲弘, 神澤公, 川崎雅司
Organizer
平成20年度東北大学金属材料研究所ワークショップ「酸化物ナノ構造の基礎と応用-化学と物理の融合」
Place of Presentation
宮城県仙台市
Year and Date
20081117-18
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[Presentation] Molecular beam epitaxy of ZnO based heterostructures for advanced optoelectronic devices2008
Author(s)
K. Nakahara, S. Akasaka, H. Yuji, K. Tamura, T. Fujii, Y. Nishimoto, D. Takamizu, A. Sasaki, T. Tanabe, A. Kamisawa, H. Amaike, T. Onuma, S. F. Chichibu, M. Nakano, T. Fukumura, A. Tsukazaki, A. Ohtomo, M. Kawasaki
Organizer
International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS)
Place of Presentation
Rust, Germany(招待)
Year and Date
20080921-25
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[Presentation] Zn極性MgZnO/ZnOヘテロ接合の分子線エピタキシーとキャラクタリゼーション2008
Author(s)
赤坂俊輔, 塚崎敦, 湯地洋行, 田村謙太郎, 西本宜央, 高水大樹, 佐々木敦, 藤井哲雄, 中原健, 田辺哲弘, 神澤公, 大友明, 尾沼猛儀, 秩父重英, 川崎雅司
Organizer
第69回応用物理理学会学術講演会
Place of Presentation
愛知県春日井市
Year and Date
20080902-05
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[Presentation] MBE成長MgZnO/ZnO界面における2DEGの電子有効質量と有効g因子の積(g^* m^*)の見積もり2008
Author(s)
塚崎敦, 大友明, 赤坂俊輔, 湯地洋行, 田村謙太郎.中原健, 田辺哲弘, 神澤公, Shavani Javad, Gokmen Tayfun, Mansour Shayegan, 川崎雅司
Organizer
第69回応用物理理学会学術講演会
Place of Presentation
愛知県春日井市
Year and Date
20080902-05
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