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酸化物超構造における電子輸送界面の創製

研究課題

研究課題/領域番号 15H02022
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関東北大学

研究代表者

塚崎 敦  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)

研究協力者 柴田 直哉  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2016年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2015年度: 25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)
キーワード薄膜界面物性 / 酸化物 / 誘電性 / 導電性 / 電界効果 / 表面・界面物性 / 結晶工学 / 誘電体物性 / 半導体物性
研究成果の概要

本研究課題では、薄膜合成技術を駆使して原子レベルで制御された酸化物薄膜超構造を作製し、新たな電子輸送界面を創製することを目的に研究を推進した。ペロブスカイト構造の薄膜界面では、BaSnO3をベースとする界面形成と電界印加によって蓄積電荷の高移動度伝導を実現した。また、空間反転対称性の破れたLiNbO3構造の薄膜化を先駆的に実施し、新たな電子輸送界面の形成を実現した。これらの技術開発は、汎用元素を用いた酸化物界面の伝導性や誘電性を利用する素子開発に大きく寄与する成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、昨今用途の拡大している透明導電膜の候補材料としてのBaSnO3薄膜の可能性を探究し、希少元素を含むITOの代替えとして活用の期待できることを示したことが意義深い。また、強誘電性を示すLiNbO3型酸化物薄膜の開発は、Pbフリーの強誘電体探索に対して有用な指針を与えた。これらの観点に加えて、新たな酸化物界面制御技術の開発を進めたことは、多様な酸化物の特性を活用した新たな薄膜素子の開発を切り拓く重要な基盤技術に位置づけられる。特に、機能としての界面伝導性や誘電性の活用に対して、元素戦略的な視点からも有効な成果であり、社会的にも貢献しうる成果と言える。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 11件、 招待講演 12件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Thin-film stabilization of LiNbO3-type ZnSnO3 and MgSnO3 by molecular-beam epitaxy2019

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, H. Minato, J. Shiogai, A. Kumamoto, N. Shibata, A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 7 号: 2 ページ: 22505-22505

    • DOI

      10.1063/1.5054289

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth control of corundum-derivative MnSnO3 thin films by pulsed-laser deposition2019

    • 著者名/発表者名
      K. Miura, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 3

    • DOI

      10.1063/1.5090407

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Highly conductive PdCoO2 ultrathin films for transparent electrodes2018

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, K. Fujiwara, and A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 6 号: 4 ページ: 046107-046107

    • DOI

      10.1063/1.5027579

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-mobility field-effect transistor based on crystalline ZnSnO3 thin films2018

    • 著者名/発表者名
      H. Minato, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5034403

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhanced electron mobility at the two-dimensional metallic surface of BaSnO3 electric-double-layer transistor at low temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, K. Nishihara, J. Shiogai, and A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 20

    • DOI

      10.1063/1.4983611

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of electron mobility in La:BaSnO3 thin films by insertion of an atomically flat insulating (Sr,Ba)SnO3 buffer layer2016

    • 著者名/発表者名
      J. Shiogai, K. Nishihara, K. Sato, and A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.4953808

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High field-effect mobility at the (Sr,Ba)SnO3/BaSnO3 interface2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, K. Nishihara, J. Shiogai, and A. Tsukazaki
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4961637

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] PdCoO2/b-Ga2O3エピタキシャルショットキー接合2019

    • 著者名/発表者名
      原田尚之、伊藤俊、塚﨑敦
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A layered oxide PdCoO2 with conductivity comparable with Au: a thin-film approach2019

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, K. Sugawara, T. Miyakawa, T. Nakamura, H. Oinuma, T. Takahashi, T. Sato, T. Nojima, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      The 2nd Symposium for World Leading Research Centers-Materials Science and Spintronics-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent phenomena at the thin film heterointerface2018

    • 著者名/発表者名
      A. Tsukazaki
    • 学会等名
      Summit of Materials Science (SMS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-orbit interaction investigated by weak anti-localization in perovskite BaSn1-xPbxO3 thin films2018

    • 著者名/発表者名
      J. Shiogai, T. Chida, K. Hashimoto, K. Fujiwara, T. Sasaki, and A. Tsukazaki
    • 学会等名
      Summit of Materials Science (SMS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An oxide as conductive as gold: PdCoO2 with graphene-like 2D Pd Sheets2018

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, K. Sugawara, T. Miyakawa, T. Nakamura, H. Oinuma, T. Takahashi, T. Sato, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      Summit of Materials Science (SMS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Field-effect transistor based on crystalline ZnSnO3 grown by molecular beam epitaxy2018

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, H. Minato, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      7th international symposium on transparent conductive materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonlinear Hall effect originated from the surface of PdCoO2 ultrathin films2018

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, K. Sugawara, T. Miyakawa, T. Nakamura, H. Oinuma, T. Takahashi, T. Sato, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      25th International Workshop on Oxide Electronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デラフォサイト型層状酸化物PdCoO2の極薄膜化と物性2018

    • 著者名/発表者名
      原田尚之、菅原克明、宮川智樹、中村剛慶、追沼暉、高橋隆、佐藤宇史、藤原宏平、塚﨑敦
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜合成と界面制御による酸化物トランジスタの機能向上2018

    • 著者名/発表者名
      藤原 宏平、塚﨑 敦
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Microfabrication of functional thin films using LaAlO3/BaOx water-soluble sacrificial templates2018

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      KIST-KINKEN symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] パルスレーザー堆積法によるイルメナイト型MnSnO3薄膜の作製2018

    • 著者名/発表者名
      三浦径、藤原宏平、塚﨑敦
    • 学会等名
      第135回東北大学金属材料研究所講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子線エピタキシー法によるZnSnO3およびMgSnO3の薄膜安定化2018

    • 著者名/発表者名
      湊博哉、藤原宏平、塩貝純一、熊本明仁、柴田直哉、塚﨑敦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト構造BaSn1-xPbxO3薄膜における弱反局在効果の観測2018

    • 著者名/発表者名
      千田琢丸、塩貝純一、藤原宏平、塚﨑敦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 機能性薄膜の汎用的微細化プロセスとデバイス開発2018

    • 著者名/発表者名
      原田 尚之、C. Woltmann, P. Wittlich, J. Mannhart, 塚﨑敦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Weak anti-localization in perovskite BaSn1-xPbxO3 thin films2018

    • 著者名/発表者名
      J. Shiogai, T. Chida, K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      Kick-off Symposium for World Leading Research Centers - Materials Science and Spintronics -
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfabrication process using LaAlOx / BaOx water-soluble sacrificial bilayers2018

    • 著者名/発表者名
      T. Harada, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      SPIE Photonics west
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron mobility enhancement in electrostatically gated BaSnO3 films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, K. Nishihara, J. Shiogai, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      第27回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 薄膜・界面物性研究の展望2017

    • 著者名/発表者名
      塚﨑敦
    • 学会等名
      金研共同利用・共同研究ワークショップ 「物性物理分野における協働展開」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポスト遷移金属の酸化物を用いた薄膜素子研究2017

    • 著者名/発表者名
      藤原宏平、塚﨑敦
    • 学会等名
      ポスト新機能物質開発のための戦略会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スズ系複酸化物のエピタキシャル成長と電子機能開拓2017

    • 著者名/発表者名
      藤原 宏平、西原 和貴、塩貝 純一、塚﨑 敦
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BaSnO3 thin-film transistors with high field-effect mobility2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei Fujiwara, Kazuki Nishihara, Junichi Shiogai, and Atsushi Tsukazaki
    • 学会等名
      SMS 2016: Summit of Materials Science
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高電界効果移動度を有するBaSnO3薄膜電界効果トランジスタ2016

    • 著者名/発表者名
      西原 和貴、藤原 宏平、塩貝 純一、塚﨑 敦
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 分子線エピタキシー法を用いた酸化物系ヘテロ構造の作製と物性2016

    • 著者名/発表者名
      塚﨑 敦
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] High field-effect mobility at the (Sr,Ba)SnO3 interface2016

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      Mini-workshop on oxides and related materials
    • 発表場所
      東北大学片平キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-02-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inフリー透明導電膜の伝導度向上と安定性向上に向けた新技術開拓2016

    • 著者名/発表者名
      塚﨑 敦
    • 学会等名
      低炭素社会基盤材料融合研究センター第7回ワークショップ
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Field-effect transistor based on atomically flat perovskite BaSnO3 films2015

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, K. Nishihara, J. Shiogai, A. Tsukazaki
    • 学会等名
      RIKEN Topical meeting on Oxide Interfaces 2015
    • 発表場所
      理化学研究所(埼玉県和光市)
    • 年月日
      2015-11-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子層平坦(Sr,Ba)SnO3バッファー層導入によるLa:BaSnO3薄膜の移動度の向上2015

    • 著者名/発表者名
      西原 和貴、塩貝 純一、塚﨑 敦
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 原子層平坦(Sr,Ba)SnO3バッファー層導入によるLa:BaSnO3薄膜の移動度の向上2015

    • 著者名/発表者名
      西原 和貴、塩貝 純一、塚﨑 敦
    • 学会等名
      第129回東北大学金属材料研究所講演会
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-05-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 東北大学金属材料研究所 低温物理学研究部門HP

    • URL

      http://mu.imr.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 塚﨑研究室HP

    • URL

      http://mu.imr.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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