界面エンジニアリングによる二酸化チタン薄膜の表面電子状態制御法の確立

• 研究課題/領域番号: 15K17470
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 簑原 誠人 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別助教 (70728633)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 酸化物表面・界面 / 酸化物界面

研究成果の概要

酸化物半導体における表面電子状態の精密制御は、表面の機能を利用したガスセンサなどの電子デバイス、および触媒の機能を向上させる上で必要不可欠な技術である。本研究では、電荷不連続性の精密制御（界面エンジニアリング）を行った酸化物薄膜の表面電子状態の制御手法を確立することを目的とした。
界面構造を制御したLaFeO3薄膜/SrTiO3基板ヘテロ構造において、界面の終端構造の違いによって、LaFeO3薄膜の電子状態が大きく変化したことを見出した。このことは、界面構造制御による表面電子状態制御ができていることを意味している。

研究成果

• [雑誌論文] Thickness dependence and dimensionality effects on charge and magnetic orderings in La1/3Sr2/3FeO3 thin films (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamoto, Y. Hirata, M. Horio, Y. Yokoyama, K. Takubo, M. Minohara, H. Kumigashira, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, A. Fujimori, and H. Wadati
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 97 号: 7 ページ: 75134-75134
  • DOI: 10.1103/physrevb.97.075134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomically-engineered epitaxial anatase TiO2 metal-semiconductor field-effect transistors (2018)
  • 著者名/発表者名: B. S. Y. Kim, M. Minohara, Y. Hikita, C. Bell, and H. Y. Hwang
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 112 号: 13 ページ: 133506-133506
  • DOI: 10.1063/1.5024418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric collapse at the LaAlO3/SrTiO3 (001) heterointerface under applied electric field (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Minohara, Y. Hikita, C. Bell, H. Inoue, M. Hosoda, H. K. Sato, H. Kumigashira, M. Oshima, E. Ikenaga, and H. Y. Hwang
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: VOL. 7 号: 1 ページ: 9516-9516
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09920-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thickness-dependent physical properties of La1/3Sr2/3FeO3 thin films grown on SrTiO3 (001) and (111) substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Minohara, Miho Kitamura, Hiroki Wadati, Hironori Nakao, Reiji Kumai, Youichi Murakami, and Hiroshi Kumigashira
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 号: 2 ページ: 025303-025303
  • DOI: 10.1063/1.4958670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of k⊥-broadening on ARPES spectra of the (110) and (001) surfaces of SrVO3 films (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Mitsuhashi, M. Minohara, R. Yukawa, M. Kitamura, K. Horiba, M. Kobayashi, and H. Kumigashira
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 12 ページ: 125148-125148
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.125148
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] PLD法によるアンチペロブスカイト型酸化物 Ca3SnO薄膜の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 簔原 誠人、湯川 龍、組頭 広志
  • 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）
• [学会発表] 面方位制御La1/3Sr2/3FeO3薄膜における 電荷不均化の膜厚依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 簔原誠人、北村未歩、和達大樹、中尾裕則、熊井玲児、村上洋一、組頭広志
  • 学会等名: 第30回 日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 神戸技術センター（兵庫県・神戸市）
• [学会発表] 面方位制御La1/3Sr2/3FeO3薄膜における電荷不均化の膜厚依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人、北村未歩、和達大樹、組頭広志
  • 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、目黒区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 終端面制御したLaFeO3/Nb:SrTiO3ヘテロ接合界面の電子状態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人、北村未歩、三橋太一、小林正起、堀場弘司、組頭広志
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 柏の葉カンファレンスセンター（千葉、柏市）
  • 年月日: 2016-01-10
• [学会発表] Thickness Dependent Physical Properties of La1/3Sr2/3FeO3 Thin Films Grown on SrTiO3 (001) and (111) Substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Minohara, M. Kitamura, H. Wadati, H. Nakao, R, Kumai, Y. Murakami, and H. Kumigashira
  • 学会等名: International Workshop on Oxide Electronics 23
  • 発表場所: 南京（中国）
  • 国際学会
• [学会発表] 終端面制御したLaFeO3/Nb:SrTiO3ヘテロ接合界面の電子状態 (2015)
  • 著者名/発表者名: 簑原誠人、北村未歩、三橋太一、小林正起、堀場弘司、組頭広志
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知、名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-14