2012 Fiscal Year Annual Research Report
原子価制御による機能性鉄チタン複合酸化物薄膜の開拓
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23350092
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
藤井 達生 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (10222259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市川 和典 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90509936)
中西 真 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (10284085)
高田 潤 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (60093259)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | イルメナイト / エピタキシャル薄膜 / 酸化物磁性半導体 / ゲルマニウム置換 / 高分解能TEM / ホール測定 / X線構造解析 |
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| Research Abstract |
α-Fe2O3-FeTiO3固溶体薄膜を、RFマグネトロンスパッタ法により、α-FeとTiOの2種類のターゲットによる2元同時スパッタを用いてサファイア(α-Al2O3)単結晶基板上に作製した。使用した基板はα-Al2O3(001)および(110)であり、成膜時の基板温度は、500℃～800℃の範囲で変化させた。また成膜中は固溶体組成に応じて2基のターゲットの出力比を厳密に制御するとともに、質量分析計でチャンバー内の酸素分圧を厳密に制御しながら微量の酸素ガスを導入した。作製した薄膜の膜厚は約50 nmであり、薄膜の固溶体組成はEDX分析により決定した。薄膜の評価として、結晶相およびその配向性の同定をXRD測定で行い、FIB加工後に微細構造をTEM観察した。また、磁化測定をVSM又はSQUID、さらに PPMSにより電気抵抗ならびにホール効果測定を実施した。
ところで、FeTiO3固溶体の磁性や伝導性は、主としてFeサイトが担っているとされている。そこで本研究では、固溶体薄膜の合成に加え、FeTiO3のTiサイトを他の元素で置換した新規なイルメナイト型鉄酸化物の合成を試み、FeTiO3の磁気構造や電子状態を変化させ、あらたな機能性材料を導き出すことを目指した。その手始めとして、Tiサイトを同じ第4周期に属し、かつ4価のカチオン状態が安定なGeで置換したFeGeO3の高圧合成を試み、その結晶構造と磁性を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
成膜装置が安定せず、数ケ月にわたりイルメナイト固溶体薄膜の成膜が行えなかったため、予定していたpn接合膜の作製ができなかった。現在は、成膜装置も安定しており、今度の研究の進展には問題ないと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、イルメナイト固溶体薄膜の機能性の探索として、光が関与する物性、例えば光誘起磁性や光誘起伝導性などの評価を行う。また、半導体デバイスとしての第一歩となるpn接合素子の試作ならびに特性評価を行い、外部磁界が薄膜の半導体特性に及ぼす影響を検証し、磁性半導体としての可能性を検討する。さらには、高圧相として合成したGe置換イルメナイトの電子構造を解明し、その物性評価を行う。
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