2009 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体-極性半導体分極相互作用による量子細線の形成
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20760201
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
吉村 武 Osaka Prefecture University, 工学研究科, 准教授 (30405344)
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| Keywords | 強誘電体薄膜 / 極性半導体 / 量子デバイス / 走査プローブ顕微鏡 / ドメイン / 分極 |
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| Research Abstract |
本研究では強誘電体(六方晶RMnO_3)と極性半導体(ZnO)の界面を用いて,ナノチューブのような自己集合組織や物理的な加工を使わずに量子構造を形成することを目的とした検討を行った.自発分極量を等しくした強誘電体/極性半導体ヘテロ構造では,それぞれの自発分極の相互作用により極性半導体中にキャリアを選択的に蓄積することが可能となる.さらに走査プローブ顕微鏡を用いて微小領域に電圧を印加し,部分的に強誘電体の自発分極を反転させたナノサイズのドメインを形成することで,電気ポテンシャルによりキャリアを閉じ込めた量子細線や量子ドットを形成することが目標である.レーザアブレーション法とフォトリソグラフプロセスによってエピタキシャル成長したZnO/RMnO_3ヘテロ構造をチャネルとする素子を作製した.素子の作製プロセスの検討を行い,微小プローブでの電圧印加によってZnO層中にキャリアの誘起ができていることが確認できたが,強誘電体層の製膜後に極性半導体の電気伝導性が低下することが明らかになった.そこでその電気伝導性の低下の要因を探るために,ZnO/RMnO_3ヘテロ構造におけるZnO層のキャリアの伝導機構の解析を行った.その結果,ZnO層を伝導するキャリア散乱の主要因は,RMnO_3層の製膜によって粒界散乱からイオン化不純物散乱へと変化しており,RMnO_3層の分極ドメインによってキャリアが散乱されていることが示唆された.強誘電体層の単分極化や素子を形成する強誘電体層と極性半導体層の均一性の向上といった課題の解決が必要ではあるが,本研究で提案する手法によって量子構造を形成できる可能性を示す結果が得られた.
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