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酸化物原子シートを利用した超構造界面の構築と新奇な伝導・誘電特性の創出

研究課題

研究課題/領域番号 16H06116
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

大澤 健男  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00450289)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)
キーワード薄膜・表面界面物性 / 酸化物薄膜 / 原子シート / ホール効果 / 光電子分光 / 走査型トンネル顕微鏡 / エピタキシャル成長 / 表面・界面物性 / 酸化物エレクトロニクス
研究成果の概要

遷移金属酸化物は、従来の半導体や金属を凌ぐ多彩な機能や物性を有することから、新しいエレクトロニクス材料として活用する研究が急速に進んでいる。成膜技術の向上に伴い、低次元界面構造を1原子層スケールで人工合成することが可能となり、自然形成されるバルク結晶にはない新奇電子物性を発現させることが期待できる。本研究では、LaAlO3/SrTiO3接合に着目し、最表面に自発的に形成されるTiO2原子シートの構造特異性に基づいた電子物性への効果を検証した。原子レベル制御したSrTiO3再構成基板上に作製すると、2原子層で電気伝導性が発現することや、界面に高い電子濃度を蓄積させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気相合成時に自発的に形成されるTiO2原子シートは、構造的特長を有していることから、構造の特異性や対称性によって、通常の3次元結晶とは異なる性質を利用した新たなエレクトロニクスデバイス創製や電子素子を開発する指導原理を創出することに繋がると期待できる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 4件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (28件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] IR photoresponse characteristics of Mg2Ge pn-junction photodiodes fabricated by rapid thermal annealing2019

    • 著者名/発表者名
      El-Amir Ahmed A.M.、Ohsawa Takeo、Oshima Yuichi、Nakamura Masaru、Shimamura Kiyoshi、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 787 ページ: 578-584

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2019.02.147

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ecofriendly Mg2Si-based photodiode for short-wavelength IR sensing2019

    • 著者名/発表者名
      El-Amir Ahmed A.M.、Ohsawa Takeo、Nabatame Toshihide、Ohi Akihiko、Wada Yoshiki、Nakamura Masaru、Fu Xiuwei、Shimamura Kiyoshi、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 91 ページ: 222-229

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2018.11.033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of a surface TiO2 atomic sheet on the electronic transport properties of LaAlO3/SrTiO3 heterointerfaces2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ohsawa, M. Saito, R. Shimizu, K. Iwaya, S. Shiraki, Y. Ikuhara, and T. Hitosugi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 14 ページ: 141602-141602

    • DOI

      10.1063/1.5046876

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic Transport Properties Governed by Polarity Control through Tailoring of ZnO Bilayer Structures2018

    • 著者名/発表者名
      Ohsawa Takeo、Tsunoda Kei、Yamagata Yoshihito、Dierre Benjamin、Grachev Sergey、Montigaud Herve、Ishigaki Takamasa、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 10 ページ: 5824-5831

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b00396

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Growth-Parameter Dependence of Polarity and Electronic Transports in ZnO Thin Films Deposited by Magnetron Sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Ohsawa Takeo、Tsunoda Kei、Dierre Benjamin、Grachev Sergey、Montigaud Herve、Ishigaki Takamasa、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      physica status solidi (a)

      巻: 215 号: 16 ページ: 1700838-1700838

    • DOI

      10.1002/pssa.201700838

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Controlling the electrical conductivity of ternary wurtzite-type and metastable β-AgGaO2 by impurity doping2018

    • 著者名/発表者名
      Nagatani Hiraku、Suzuki Issei、Takemura Sayuri、Ohsawa Takeo、Ohashi Naoki、Fujimoto Shinji、Omata Takahisa
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 8 ページ: 085203-085203

    • DOI

      10.1063/1.5046361

    • 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] Preparation and some properties of Mg2Si0.53Ge0.47 single crystal and Mg2Si0.53Ge0.47 pn-junction diode2018

    • 著者名/発表者名
      El-Amir Ahmed A. M.、Ohsawa Takeo、Matsushita Yoshitaka、Wada Yoshiki、Shimamura Kiyoshi、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 11 ページ: 115005-115005

    • DOI

      10.1063/1.5056221

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-scale visualization of oxide thin-film surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Iwaya Katsuya、Ohsawa Takeo、Shimizu Ryota、Okada Yoshinori、Hitosugi Taro
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials

      巻: 19 号: 1 ページ: 282-290

    • DOI

      10.1080/14686996.2018.1442616

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potential barrier formed at domain boundaries in twinned tetragonal BaTiO3 single crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Ohsawa Takeo、Hirose Sakyo、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 1 ページ: 011604-011604

    • DOI

      10.1063/1.4972849

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystalline polarity of ZnO thin films deposited under dc external bias on various substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Ohsawa Takeo、Tsunoda Kei、Dierre Benjamin、Zellhofer Caroline、Grachev Sergey、Montigaud Herve、Ishigaki Takamasa、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 463 ページ: 38-45

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2017.01.048

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent-mediated purification of hexa-molybdenum cluster halide, Cs2[Mo6Cl14] for enhanced optical properties2017

    • 著者名/発表者名
      Saito Norio、Lemoine Pierric、Cordier Stephane、Wada Yoshiki、Ohsawa Takeo、Saito Noriko、Grasset Fabien、Cross Jeffrey Scott、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      CRYSTENGCOMM

      巻: 19 号: 40 ページ: 6028-6038

    • DOI

      10.1039/c7ce01440f

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice and Valence Electronic Structures of Crystalline Octahedral Molybdenum Halide Clusters-Based Compounds, Cs2[Mo6X14] (X = Cl, Br, I), Studied by Density Functional Theory Calculations2017

    • 著者名/発表者名
      Saito Norio、Cordier Stephane、Lemoine Pierric、Ohsawa Takeo、Wada Yoshiki、Grasset Fabien、Cross Jeffrey S.、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 56 号: 11 ページ: 6234-6243

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b00265

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transparent tantalum cluster-based UV and IR blocking electrochromic devices2017

    • 著者名/発表者名
      Renaud A.、Wilmet M.、Truong T. G.、Seze M.、Lemoine P.、Dumait N.、Chen W.、Saito N.、Ohsawa T.、Uchikoshi T.、Ohashi N.、Cordier S.、Grasset F.
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 5 号: 32 ページ: 8160-8168

    • DOI

      10.1039/c7tc01964e

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metallic versus Semiconducting SWCNT Chemiresistors: A Case for Separated SWCNTs Wrapped by a Metallosupramolecular Polymer2017

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Shinsuke、O’Kelly Curtis J.、Tanaka Takeshi、Kataura Hiromichi、Labuta Jan、Shingaya Yoshitaka、Nakayama Tomonobu、Ohsawa Takeo、Nakanishi Takashi、Swager Timothy M.
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 9 号: 43 ページ: 38062-38067

    • DOI

      10.1021/acsami.7b12992

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of crystal and electronic structures of octahedral molybdenum cluster complex compound Cs<sub>2</sub>[Mo<sub>6</sub>Cl<sub>14</sub>] using various DFT functionals2017

    • 著者名/発表者名
      Saito Norio、Lemoine Pierric、Cordier Stephane、Ohsawa Takeo、Wada Yoshiki、Grasset Fabien、Cross Cross Jeffrey、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 125 号: 10 ページ: 753-759

    • DOI

      10.2109/jcersj2.17039

    • NAID

      130006110748

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Negligible Sr segregation on SrTiO3 (001) √13 x √13 reconstructed surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Ryota Shimizu, Katsuya Iwaya, Susumu Shiraki and Taro Hitosugi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 108 号: 16 ページ: 161603-161603

    • DOI

      10.1063/1.4947441

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Isotope tracer investigation and ab-initio simulation of anisotropic hydrogen transport and possible multi-hydrogen centers in tin dioxide2016

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe, I. Sakaguchi, M. Hashiguchi, N. Saito, E. Ross, H. Haneda, T. Ohsawa, N. Ohashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 号: 22 ページ: 225704-225704

    • DOI

      10.1063/1.4953387

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental determination of the crystal structures of cesium?molybdenum chloride2016

    • 著者名/発表者名
      Saito Norio、Wada Yoshiki、Lemoine Pierric、Cordier Stephane、Grasset Fabien、Ohsawa Takeo、Saito Noriko、Cross Jeffrey S.、Ohashi Naoki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 号: 7 ページ: 075502-075502

    • DOI

      10.7567/jjap.55.075502

    • NAID

      210000146761

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] LaAlO3/SrTiO3界面の電子輸送特性におけるTiO2 表面原子シートの効果2018

    • 著者名/発表者名
      大澤 健男、白木 將、清水 亮太、一杉 太郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2019年年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Investigation on electronic Structure at metal/oxide interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      大橋 直樹、廣瀬 左京、大澤 健男、上田 茂典
    • 学会等名
      43RD INTERNATIONAL CONFERENCE AND EXPOSITION ON ADVANCED CERAMICS AND COMPOSITES
    • 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] ZnO/Ag 接合の加熱処理における界面電子状態の評価2018

    • 著者名/発表者名
      山形 栄人、大澤 健男 、保坂 拓己、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 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] Electrical and optical properties of Zn3N2 thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Yong Wang, Takeo Ohsawa, Naoki Ohashi
    • 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] Electrical properties of non-degenerate ZnSnN2 thin films grown by non-equilibrium deposition2018

    • 著者名/発表者名
      Yong Wang, Takeo Ohsawa, Naoki Ohashi
    • 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] Ag/ZnO接合薄膜の加熱処理における界面電子状態評価2018

    • 著者名/発表者名
      山形 栄人、大澤 健男 、保坂 拓己、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 学会等名
      第57回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] IR photoresponse characteristics of Mg2Si pn-junction diode fabricated by RTA2018

    • 著者名/発表者名
      エルアミル アアハメド モハメド エルサイド アハメド、大澤 健男、生田目 俊秀、大井 暁彦、和田 芳樹、中村 優 、島村 清史、大橋 直樹
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] チタン酸ストロンチウムの欠陥と誘電特性に関するショットキー接合からの検討2018

    • 著者名/発表者名
      大橋 直樹、廣瀬 左京、上田 茂典、大澤 健男
    • 学会等名
      第38 回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] スパッタ粒子の入射角度に着目した酸化亜鉛薄膜成長とその評価2018

    • 著者名/発表者名
      保坂 拓己、山形 栄人、大澤 健男、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 学会等名
      第38 回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 加熱処理によるZnO/Ag/ZnO薄膜の界面特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      山形 栄人、大澤 健男、保坂 拓己、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 学会等名
      第38 回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 角度制御型マグネトロンスパッタリング装置を用いた 酸化亜鉛薄膜の作製と成膜条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      保坂 拓己、山形 栄人、大澤 健男、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 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
  • [学会発表] 角度制御型マグネトロンスパッタリング装置を用いた 酸化亜鉛薄膜の作製と成膜条件の検討2018

    • 著者名/発表者名
      保坂 拓己、山形 栄人、大澤 健男、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣 隆正、大橋 直樹
    • 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] Electronic States at Buried Metals/SrTiO3 Schottky Junctions Studied by HAXPES2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Sakyo Hirose, Shigenori Ueda, Naoki Ohashi
    • 学会等名
      7th International Conference on Hard X-Ray Photoelectron Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Valence Band DOS of Wide-gap compounds Studied by HAXPES Utilizing Polarized X-ray and DFT simulations2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ohashi, Takeo Ohsawa, Shigenori Ueda
    • 学会等名
      7th International Conference on Hard X-Ray Photoelectron Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極性制御したZnO薄膜を用いたZnO/Si 接合の特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      大澤 健男, 山形 栄人, 石垣 隆正, 大橋 直樹
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ドメインを導入したBaTiO3単結晶の異方的電気伝導性と局所電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      大澤 健男
    • 学会等名
      透明酸化物光・電子材料第166委員会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 極性制御した酸化亜鉛薄膜の成長,電子状態および接合特性2017

    • 著者名/発表者名
      山形 栄人、大澤 健男、Sergey Grachev、Herve Montigaud、石垣隆正、大橋直樹
    • 学会等名
      第37回エレクトロセラミックス研究討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Growth, Electronic States, and Junction Properties of Polarity-Controlled ZnO Thin Films on Silicon Substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihito Yamagata, Takeo Ohaswa, Sergey Grachev, Herve Motigaud, Takamasa Ishigaki, Naoki Ohashi
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Impurities, Defects, and Electronic Transport Properties in Semiconducting ZnO Single Crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Naoki Ohashi
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Defect and hydrogen impurity in zinc oxide studied with various single crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Naoki Ohashi, Takeo Ohsawa, Isao Sakaguchi
    • 学会等名
      EMRS 2017 Fall meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Impurities, Polarity, and Electronic Transport Properties of ZnO Crystals and Films2017

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Naoki Ohashi
    • 学会等名
      STAC-10
    • 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] 元素戦略の視点で見た酸化物中の欠陥・不純物の振る舞い2017

    • 著者名/発表者名
      大橋 直樹, 大澤 健男, 坂口 勲, 上田 茂典.
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Negligible Sr segregation on SrTiO3(001)-(√13×√13)-R33.7° reconstructed surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Ryota Shimizu, Katsuya Iwaya, Susumu Shiraki, Taro Hitosugi
    • 学会等名
      MRS Fall Meeting & Exhibit. 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TiO2(110)表面のsub-surface Tiサイトにおける余剰電子の強い局在化2016

    • 著者名/発表者名
      神坂 英幸, 清水 亮太, 岩谷 克也, 大澤 健男, 白木 将, 長谷川 哲也, 一杉 太郎
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Crystalline Polarity Control of ZnO Thin Films Grown Under External Electric Bias During Magnetron Sputtering2016

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ohsawa, Kei Tsunoda, Takamasa Ishigaki, Naoki Ohashi
    • 学会等名
      The 10th Asian Meeting on Electroceramics
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素を添加したZnO単結晶の欠陥と電気特性2016

    • 著者名/発表者名
      大澤 健男, 坂口 勲, 上田 茂典, 大橋 直樹.
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 放射光光電子分光による金属・半導体界面の解析2016

    • 著者名/発表者名
      大橋 直樹, 廣瀬 左京, 上田 茂典, 大澤 健男, 坂口 勲, 安藤陽, 大串 秀世
    • 学会等名
      文部科学省 元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>/大型研究施設
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 偏光X 線を用いた放射光光電子分光2016

    • 著者名/発表者名
      大橋 直樹, 大澤 健男, 上田 茂典, 鈴木基寛, ウィリアムズ ジェシー ロバート, 館山 佳尚
    • 学会等名
      文部科学省 元素戦略プロジェクト<研究拠点形成型>/大型研究施設
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] SPring-8/SACLA利用者情報2017

    • 著者名/発表者名
      大澤 健男、上田 茂典、鈴木基寛、大橋 直樹
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      JASRI
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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