2014 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物半導体一次元電子ガスの電界誘起と超巨大熱電能変調
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25246023
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
太田 裕道 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80372530)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 一次元電子ガス / 熱電能 / AFMリソグラフィー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ㍍オーダーの極細半導体細線に蓄積される一次元電子ガス（1DEG）は伝導帯電子状態密度の離散化に伴う量子サイズ効果に起因したユニークな光・電子・磁気物性を示すことから、1DEG形成により金属酸化物半導体の物性を化合物半導体以上に高めることが可能と考えられる。本研究では、AFMリソグラフィー技術を利用して、金属酸化物半導体上にナノ㍍オーダーの極細1DEGを電界誘起することで超巨大熱電能の観測を目指している。
昨年度導入した超高精度原子間力顕微鏡を用い、SrTiO3単結晶上に一次元電子ガスを作製する条件の最適化を行い、熱電能の計測を試みたが、誘起された一次元電子ガスの安定性が低く、すぐに絶縁体に戻ってしまうことが判明した。そこで、SrTiO3と同じペロブスカイト型構造を有するSrCoOxについて含水ナノ多孔性ガラスをゲート誘電体として用いた薄膜トランジスタ構造を作製し、金属相の安定性を調査したところ、SrCoO3は極めて安定であり、水の電気分解によって生成するH+とOH-イオンを利用した酸化還元反応により、容易に金属⇔絶縁体可逆変化が起こることを見出した。現在、SrCoOxエピタキシャル薄膜上にAFMリソグラフィーによって一次元電子ガスを作製にトライしている。
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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
SrTiO3単結晶上に、AFMリソグラフィーによって一次元電子ガスを作製することには成功したが、安定性が低く、熱電能の計測には至らなかった。そこで、SrTiO3と同じペロブスカイト型構造を有するSrCoOxについて調査したところ、水の電気分解によって生成するH+とOH-イオンを利用した酸化還元反応により、容易に金属⇔絶縁体可逆変化が起こることを見出した。現在、SrCoOxエピタキシャル薄膜上にAFMリソグラフィーによって一次元電子ガスを作製にトライしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
対象物質をSrTiO3からSrCoOxに変更し、以下の手順で研究を推進する。
①AFMリソグラフィーによるSrCoO2.5エピタキシャル極薄膜上への金属SrCoO3ナノワイヤー（一次元電子ガス）の作製
②磁気力顕微鏡を用いた一次元電子ガスの可視化
③電子顕微鏡による一次元電子ガスの可視化
④熱電能計測を含む、電気・磁気特性の計測（SrCoO3極薄膜の熱電能などと比較）
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