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酸化亜鉛結晶粒界に特有な電子状態の解明および酸化亜鉛単一粒界デバイスの創成

Research Project

Project/Area Number 04J11469
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

佐藤 幸生  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsZn0 / 粒界 / 二重ショットキー障壁 / 偏析 / 電流-電圧特性 / STEM / ZnO / 結晶粒界 / TEM / バリスタ / バイクリスタル / 電流電圧特性 / 原子・電子構造 / 第一原理計算 / 配位数
Research Abstract

研究代表者はZnOの結晶粒界におけるPr添加物の偏析挙動ならびに非直線電流一電圧特性の発現原理について重要な知見を得るため、2枚のZnO単結晶を接合して、Prを添加したZnO単一粒界を作製した。その粒界に対して、電流一電圧測定、高分解能走査透過型電子顕微鏡法(STEM)による観察および第一原理計算による安定原子配列・Pr偏析の予測を併行して行った。詳細な比較・検討の結果、PrはZnO粒界に酸化物などの粒界層を形成せずにZnO-ZnO粒界の特定の原子位置に偏析することが明らかとなった。また、このPrは非直線電流一電圧特性の直接の起源ではなく、Zn空孔などのアクセプタ型点欠陥の形成を促進する役目を果たすことが示唆された。
一方、研究代表者はこれまでに学術論文誌に発表してきた成果の概説をJournal of the American Ceramic SocietyのFeature Articleに発表した。この論文においては、これまでに研究代表者が明らかにしてきた、(1)ZnO結晶粒界の原子構造およびその原子構造を特徴づける構造ユニットの配列原理、(2)ZnO結晶粒界におけるPr添加物の偏析挙動およびPrが非直線電流一電圧特性の発現に及ぼす役割、(3)ZnO結晶粒界の相対方位関係と粒界Pr偏析量、非直線性の相関性について報告し、全体としてZnO結晶粒界における原子構造、Pr偏析、電気特性の関係についてまとめを行った。

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2007 2006 2005 2004

All Journal Article (18 results)

  • [Journal Article] Atomic structure and electrical properties of ZnO grain boundaries2007

    • Author(s)
      佐藤幸生 他
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society 90・2

      Pages: 337-357

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Role of Pr segregation on acceptor state formation at ZnO grain boundaries2006

    • Author(s)
      佐藤幸生 他
    • Journal Title

      Physical Review Letters 97・10

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] HRTEM study of [001]low-angle tilt grain boundaries in fiber-textured BaTiO_3 thin films2006

    • Author(s)
      五十嵐誠, 佐藤幸生 他
    • Journal Title

      Journal of the Materials Science 41・16

      Pages: 5146-5150

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] atomic structure of AlN/Al_2O_3 interfaces fabricated by pulsed-laser deposition2006

    • Author(s)
      徳本有紀, 佐藤幸生 他
    • Journal Title

      Journal of the Materials Science 41・9

      Pages: 2553-2557

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] atomic structure and relaxation behavior at AlN(0001)/Al_2O?3(0001) interface2006

    • Author(s)
      徳本有紀, 溝口照康, 佐藤幸生 他
    • Journal Title

      Journal of the Ceramic Society of Japan 114・1335

      Pages: 1018-1021

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Arrangement of multiple structural units in a [0001]Σ=49 tilt grain boundary in ZnO2005

    • Author(s)
      佐藤 幸生 他
    • Journal Title

      Physical Review B 72・6

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dopant-segregation-controlled ZnO single-grain-boundary varistors2005

    • Author(s)
      佐藤 幸生 他
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 86・15

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Atomic and electronic structure of [0001]/(-1-230)Σ7 symmetric tilt grain boundary in ZnO bicrystal with linear current-voltage characteristic2005

    • Author(s)
      佐藤 幸生 他
    • Journal Title

      Journal of Materials Science 40・12

      Pages: 3059-3066

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] ZnOにおける不純物偏析および電気特性の粒界依存性2005

    • Author(s)
      佐藤 幸生 他
    • Journal Title

      まてりあ 44・12

      Pages: 965-965

    • NAID

      10017153112

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      2005 Annual Research Report
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    • Author(s)
      溝口 照康 他
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 87・24

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of boundary plane on the atomic structure of [0001]Σ7 tilt grain boundaries in ZnO2005

    • Author(s)
      大場 史康 他
    • Journal Title

      Journal of Materials Science 40・12

      Pages: 3067-3074

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] PLD法により作製しAlN薄膜とα-Al_2O_3基板の界面構造2005

    • Author(s)
      徳本 有紀 他
    • Journal Title

      まてりあ 44・12

      Pages: 964-964

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Current-voltage characteristic and grain boundary structure in undoped and Pr and Co doped ZnO bicrystals2005

    • Author(s)
      佐藤 幸生, 他
    • Journal Title

      Materials Science Forum 475-479

      Pages: 3867-3870

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electron transport behaviors across single grain boundaries in n-type BaTiO_3, SrTiO_3, and ZnO2005

    • Author(s)
      山本 剛久, 他
    • Journal Title

      Journal of Materials Science 40・4

      Pages: 881-887

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Theoretical and experimental Ti-K NEXAFS of various Ti-oxides2005

    • Author(s)
      溝口 照康, 他
    • Journal Title

      Materials Science Forum 475-479

      Pages: 3119-3122

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Identification of native defects around grain boundary in Pr-doped ZnO bicrystal using electron energy loss spectroscopy and first-principles calculations2004

    • Author(s)
      佐藤 幸生, 他
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 84・26

      Pages: 5311-5313

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Atomic structure of [0001] tilt grain boundaries in ZnO: A HRTEM study of fiber-textured thin films2004

    • Author(s)
      大場 史康, 他
    • Journal Title

      Physical Review B 70・12

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] ZnO中の傾角粒界の原子構造2004

    • Author(s)
      大場 史康, 他
    • Journal Title

      まてりあ 43・12

      Pages: 985-985

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

URL: 

Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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