2014 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, 教授 (10222259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中西 真 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (10284085)
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)
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 / 混合原子価状態 / 希土類鉄酸化物 / スパッタ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
RFマグネトロンスパッタ法によりα-Fe2O3-FeTiO3固溶体薄膜をサファイア(α-Al2O3)単結晶基板上に作製した。成膜では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、2基のターゲットの出力比を厳密に制御することで、薄膜のFe/Ti組成を制御した。使用した基板はα-Al2O3(001), (110)及び(100)であり、成膜時の基板温度は、800℃と固定した。また成膜中はFe2+/Fe3+の混合原子価状態を制御するため、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。
実験では、n型相であるFe1.4Ti0.6O3及びp型相であるFe1.8Ti0.2O3の成膜条件を確立した後、完全な単相膜が得られた(001)配向膜について、これらn型相とp型相の二層からなるp/n積層膜の作製を行った。作製したp/n積層膜の電流-電圧特性を測定したが、残念ながら整流特性は示さなかった。その原因として、積層膜の断面をTEM観察したところ、Fe/Tiの組成が深さ方向になだらかに変化しており、接合界面でFe/Tiの拡散が生じたためと考えられる。
また、Fe2-xTixO3固溶体と同様、Fe2+/Fe3+の混合原子価状態をもつ希土類鉄酸化物YbFe2O4についてもスパッタ法による単結晶状薄膜の作製を試みた。その結果、成膜時の基板温度と酸素分圧を制御することで、ほぼ単相のYbFe2O4薄膜が成長する成膜条件を見い出すことができた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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