| 研究課題/領域番号 |
14GS0204
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| 研究種目 |
学術創成研究費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川崎 雅司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90211862)
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| 研究分担者 |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
福村 知昭 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (90333880)
大友 明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10344722)
松倉 文礼 (松倉 文ひろ) 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (50261574)
大谷 啓太 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40333893)
阿藤 敏行 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (40241567)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
572,000千円 (直接経費: 467,600千円、間接経費: 104,400千円)
2006年度: 113,100千円 (直接経費: 87,000千円、間接経費: 26,100千円)
2005年度: 113,100千円 (直接経費: 87,000千円、間接経費: 26,100千円)
2004年度: 113,100千円 (直接経費: 87,000千円、間接経費: 26,100千円)
2003年度: 113,100千円 (直接経費: 87,000千円、間接経費: 26,100千円)
2002年度: 119,600千円 (直接経費: 119,600千円)
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| キーワード | 結晶工学 / ワイドギャップ半導体 / 酸化物半導体 / トランジスタ / スピントロニクス / セラミックス / 光物性 / コンビナトリアル / ワイドギャップ光学体 |
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| 研究概要 |
酸化物高温超伝導体の発見により一気に加速した酸化物薄膜研究は、超伝導に留まらず強誘電性や巨大磁気抵抗効果など酸化物の多彩な電子機能を活用した新デバイス開発と、原子レベルで制御されたへテロ構造による精緻な物性研究へと進展してきた。また、透明な酸化物半導体を用いれば、通常の半導体では不可能な機能やデバイスを実現すると期待できる。
本研究では、ZnOやTiO_2などの酸化物半導体を対象として、多数の薄膜試料を一括に作製するパラレル合成法を用い、物性制御や機能探索を行った。ZnO紫外発光ダイオード、ZnO透明トランジスタ、CoドープTiO_2磁気トンネル接合などの雛形デバイス実証に成功し、酸化物で初めての量子ホール効果の観測にも成功した。成果の要点は以下の通り。
光機能
1.ZnOのp型化を達成するために基板温度傾斜法と称するパラレル合成法を駆使して真性半導体の品質を極限まで高めた。
2.p型ドーパントである窒素を効率的に取り込んで活性化する手法として、新たに反復温度変調法を考案し、p型化に成功した。
3.明瞭な発光が観測できるpn接合発光ダイオードを実現した。
電子機能
4.ZnO-薄膜トランジスタの高性能化を達成するために、多結晶薄膜における粒界の効果をシミュレーションにより明らかにした。
5.単結晶チャネルトランジスタで、200cm^2/Vsを超える電界効果移動度を実現した。
6.酸化物で初めて量子ホール効果を実現した。
磁気機能
7.TiO_2:Coの磁気光学効果や異常ホール効果の強磁性的な磁場依存性を観測して電子のスピン偏極を実証した。
8.TiO_2:Coを用いた磁気トンネル接合の動作に成功した。ワイドギャップ強磁性半導体では初めての成功例である。
9.計算科学と連携してTiO_2:Coなどの物性の解析と物質探索への電子構造解析を行った。
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