2012 Fiscal Year Annual Research Report
貼り合せ金属酸化物における高配向転位フィラメント伝導の機構・機能探索
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24360017
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
酒井 朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20314031)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 転位 / 金属酸化物 / 透過電子顕微鏡 / バーガースベクトル / 電気伝導 / 抵抗スイッチング |
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| Research Abstract |
2次元面内に所望の周期で配列させた転位ネットワーク構造を形成するために、金属酸化物単結晶基板の貼り合せ・原子接合プロセスを構築した。ここでは、2枚のsrTiO_3(STO)(001)単結晶基板をクリーンルーム内において約1度のアジマス回転角で貼り合せた後、1500℃の高温加熱を施し、それらを原子接合させた。本試料に対して、透過電子顕微鏡の回折コントラスト法を駆使して、接合界面に導入された転位形態を観察し、転位のバーガースベクトルを同定した。その結果、接合界面には、らせん転位が互いに垂直な方向に走る2次元転位ネットワーク構造が形成されていることを確認した。各転位の間隔は約18nmであり、貼り合せ時のアジマス回転角とフランクの式から推察される値とよい一致を示した。なお、接合界面には、らせん転位以外に低密度の刃状転位も観察された。これらの転位のバーガースベクトルは接合界面に垂直であったことから、あらかじめ基板表面に存在した原子ステップに起因していると考えられる。
作製された貼り合せSTO結晶をダイヤモンドソーによって断面切断し、切断表面を研削・研磨後、貼り合せ界面を含む微細領域に金属蒸着を施すことで、転位を介した電気伝導特性を測定できる金属/STO/金属2端子素子を試作した。本素子に対して、精密プローバと半導体パラメータアナライザーを用いて、電圧印加周波数、掃引範囲、電圧パルス幅・間隔をパラメータとして電流・電圧特性を計測した。その結果、還元熱処理および定電圧印加のフォーミング処理を施したサンプルにおいてヒステリシスカーブが観測され、抵抗スイッチングの発現を確認した。接合界面を含まない領域における電流・電圧特性では、高抵抗のままヒステリシスが観測されないことから、転位ネットワークが電気伝導の優先的パスとしてはたらき、抵抗スイッチング現象を誘発していると推察される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は、単結晶金属酸化物基板の貼り合せ・原子接合プロセスを構築し、結晶中に高い配向性を持つ転位構造を導入することを目標としている。高配向らせん転位ネットワーク構造の形成が確認されており、かつその構造に起因する抵抗スイッチング現象も観測されているため、研究は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の計画どおり、本研究課題を推進する方針であり、計画内容、研究課題等の変更はない。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初、情報収集の目的で、本研究課題に関連する学会に参加するための旅費および参加費に使用する予定であったが、当人が直前に参加できなくなる事由により、予算執行ができず、当該助成金が生じた。これは次年度の研究費に加算し、学会参加のための旅費等に使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
