ナノ構造化した強相関電子材料への電界効果キャリア注入

• 研究課題/領域番号: 17340105
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: LIPPMAA Mikk 東京大学, 物性研究所, 助教授 (10334343)
• 研究分担者: 大西 剛 東京大学, 物性研究所, 助手 (80345230)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 15,500千円 (直接経費: 15,500千円); 2006年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円); 2005年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
• キーワード: 酸化物 / 電界効果 / トランジスター / 金属・絶縁体転移 / SrTiO_3 / 移動度 / 超伝導 / ナノワイヤー / 強相関エレクトロニクス / マイクロ・ナノデバイス / MBE、エピタキシャル / 先端機能デバイス / 超薄膜

研究概要

平成18年度はアモルファスとエピタキシャルのCaHfO_3、DyScO_3をゲート絶縁層に用いたSrTiO_3電界効果トランジスタの作製に成功した。エピタキシャルのCaHfO_3、DyScO_3はSrTiO_3上にグレイン境界の生成なしに約2nmの厚さまで成長できた。この薄いエピタキシャル層とアモルファス絶縁体を組み合わせることで、10^<13>cm^<-2>オーダーにも達するシートキャリア密度をSrTiO_3基板の表面層に誘起できるトランジスタ動作を達成した。低温において急激な電界効果移動度の増加が確認されており、電界で誘起されたキャリアが化学ドーピングされたキャリアと同等に振る舞っている。SrTiO_3トランジスタにおいて金属・絶縁体転移が観測された。
金属伝導性LaTiO_3ナノワイヤーの成長について研究した。アニールしたSrTiO_3基板表面のステップエッジに沿って金属伝導性(La, Sr)TiO_3ナノワイヤーアレーを形成するステップフロー成長手法を開発した。LaTiO_3ナノワイヤー成長の前にアニールしたSrTiO_3基板表面をSrO薄膜でバッファーする技術を開発した。本ステップはSrTiO_3の表面伝導を低減しナノワイヤー間を絶縁するために欠かせない。こうして得られたナノワイヤーアレーは理想的な1次元伝導を示した。
スイス、ジュネーブ大学のトリスコン教授のグループとの共同研究でNbドープSrTiO_3薄膜の超伝導特性に関する研究をおこなった。超伝導を示すNb : SrTiO_3薄膜の作製に成功すると共に、静電的な電界効果によるキャリア密度変調により超伝導状態をon/offできることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed laser deposition of oxide thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi T, Koinuma H, Lippmaa M
  • 雑誌名: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・7 ページ: 2466-2466
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Local switching of two-dimensional superconductivity using the ferroelectric field effect (2006)
  • 著者名/発表者名: Takahashi KS, Gabay M, Jaccard D, Shibuya K, Ohnishi T, Lippmaa M, Triscone JM
  • 雑誌名: NATURE 441・7090 ページ: 195-195
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Robust Ti4+ states in SrTiO3 layers of LaO. 6Sr0.4MnO3 / SrTiO3 / LaO.6SrO.4MnO3 junctions (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumigashira H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・19 ページ: 192504-192504
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In situ resonant photoemission characterization of LaO.6SrO.4MnO3 layers buried in insulating perovskite oxides (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumigashira H, Hashimoto R, Chikamatsu A, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ferromagnetism stabilization of ultrathin SrRuO3 films : Thickness-dependent physical properties (2006)
  • 著者名/発表者名: Toyota D, Ohkubo I, Kumigashira H, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Field-effect modulation of the transport properties of nondoped SrTi03 (2006)
  • 著者名/発表者名: Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Sato T, Lippmaa M, Kawasaki M, Nakajima K, Chikyow T, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・21 ページ: 212116-212116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Temperature-dependent soft X-ray photoemission and absorption studies of charge disproportionation in La1-xSrxFeO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Wadati H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Takizawa M, Kumigashira H, Fujimori A, Lippmaa M, Kawasak M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 75・5 ページ: 54704-54704
  • NAID: 210000106154
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Band structure and Fermi surface of LaO.6SrO.4MnO3 thin films studied by in situ angle-resolved photoemission spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Chikamatsu A, Wadati H, Kumigashira H, Oshima M, Fujimori A, Hamada N, Ohnishi T, Lippmaa M, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 73・19 ページ: 195105-195105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices (2006)
  • 著者名/発表者名: Takizawa M, Wadati H, Tanaka K, Hashimoto M, Yoshida T, Fujimori A, Chikamatsu A, Kumigashira H, Oshima M, Shibuya K, Mihara T, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H, Okamoto S, Millis AJ
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 97・5 ページ: 57601-57601
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Growth and characterization of epitaxial DyScO3 films on SrTiO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Uozumi T, Shibuya K, Ohnishi T, Sato T, Lippmaa M
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS ＆ EXPRESS LETTERS 45・29-32
  • NAID: 210000062021
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Observation of step-induced magnetic domain formation in La1-xSrxMnO3 thin films by photoelectron emission microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Taniuchi T, Kumigashira H, Oshima M, Wakita T, Yokoya T, Kubota M, Ono K, Akinaga H, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 89・11 ページ: 112505-112505
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Strong localization of doped holes in La1-xSrxFeO3 from angle-resolved photoemission spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Wadati H, Chikamatsu A, Takizawa M, Hashimoto R, Kumigashira H, Yoshida T, Mizokawa T, Fujimori A, Oshima M, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 74・11 ページ: 115114-115114
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An in situ transport measurement of interfaces between SrTiO3(100) surface and an amorphous wide-gap insulator (2006)
  • 著者名/発表者名: Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Koinuma H, Lippmaa M
  • 雑誌名: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・23 ページ: 8147-8147
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Sulfur passivation of Ge (001) surfaces and its effects on Schottky barrier contact (2006)
  • 著者名/発表者名: Maeda T, Takagi S, Ohnishi T, Lippmaa M
  • 雑誌名: MATERIALS SCIENCE IN SEMICONDUCTOR PROCESSING 9・4-5 ページ: 706-706
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Combinatorial experimentation and materials informatics (2006)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi I, Lippmaa M, Matsumoto Y
  • 雑誌名: MRS BULLETIN 31・12 ページ: 999-999
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] XML-based data management system for combinatorial solid-state materials science (2006)
  • 著者名/発表者名: Meguro S, Lippmaa M, Ohnishi T, Chikyow T, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・7 ページ: 2634-2634
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Robust Ti4+ states in SrTiO3 layers of La0.6Sr0.4MnO3 / SrTiO3 / La0.6Sr0.4MnO3 junctions (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumigashira H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・19 ページ: 192504-192504
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] In situ resonant photoemission characterization of La0.6Sr0.4MnO3 layers buried in insulating perovskite oxides (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumigashira H, Hashimoto R, Chikamatsu A, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ferromagnetism stabilization of ultrathin SrRu03 films : Thickness-dependent physical properties (2006)
  • 著者名/発表者名: Toyota D, Ohkubo I, Kumigashira H, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 99・8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Field-effect modulation of the transport properties of nondoped SrTiO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Sato T, Lippmaa M, Kawasaki M, Nakajima K, Chikyow T, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・21 ページ: 212116-212116
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Temperature-dependent soft X-ray photoemission and absorption studies of charge disproportionation in Lal-xSrxFeO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Wadati H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Takizawa M, Kumigashira H, Fujimori A, Lippmaa M, Kawasak M, Koinuma H
  • 雑誌名: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN 75・5 ページ: 54704-54704
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Band structure and Fermi surface of La0.6Sr0.4MnO3 thin films studied by in situ angle-resolved photoemission spectroscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Chikamatsu A, Wadati H, Kumigashira H, Oshima M, Fujimori A, Hamada N, Ohnishi T, Lippmaa M, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 73・19 ページ: 195105-195105
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Photoemission from buried interfaces in SrTiO3/LaTiO3 superlattices (2006)
  • 著者名/発表者名: Takizawa M, Wadati H, Tanaka K, Hashimoto M, Yoshida T, Fujimori A, Chikamatsu A, Kumigashira H, Oshima M, Shibuya K, Mihara T, Ohnishi T, Lippmaa M, Kawasaki H, Koinuma H, Okamoto S, Millis AJ
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW LETTERS 97・5 ページ: 57601-57601
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Growth and characterization of epi taxial DyScO3 films on SrTiO3 (2006)
  • 著者名/発表者名: Uozumi T, Shibuya K, Ohnishi T, Sato T, Lippmaa M
  • 雑誌名: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS PART 2-LETTERS ＆ EXPRESS LETTERS 45・29-32
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Observation of step-induced magnetic domain formation in Lal-xSrxMnO3 thin films by photoelectron emission microscopy (2006)
  • 著者名/発表者名: Taniuchi T, Kumigashira H, Oshima M, Wakita T, Yokoya T, Kubota M, Ono K, Akinaga H, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 89・11 ページ: 112505-112505
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Strong localization of doped holes in Lal-xSrxFeO3 from angle-resolved photoemission spectra (2006)
  • 著者名/発表者名: Wadati H, Chikamatsu A, Takizawa M, Hashimoto R, Kumigashira H, Yoshida T, Mizokawa T, Fujimori A, Oshima M, Lippmaa M, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW B 74-11 ページ: 115114-115114
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Robust Ti4+ states in SrTiO3 layers of LaO.6SrO.4MnO3/SrTiO3/LaO.6SrO.4MnO3 junctions (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumigashira H, Chikamatsu A, Hashimoto R, Oshima M, Ohnishi T, Lippmaa M, Wadati H, Fujimori A, Ono K, Kawasaki M, Koinuma H
  • 雑誌名: APPLIED PHYSICS LETTERS 88・19 ページ: 192504-192504
• [雑誌論文] An in situ transport measurement of interfaces between SrtIo3(100)SURFACE AND AN AMORPHOUS WIDE-GAP INSULATOR (2006)
  • 著者名/発表者名: Shibuya K, Ohnishi T, Uozumi T, Koinuma H, Lppmaa M
  • 雑誌名: APPLIED SURFACE SCIENCE 252・23 ページ: 8147-8147
• [雑誌論文] Pulsed laser deposition of oxide thin films (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnishi, H.Koinuma, M.Lippmaa
  • 雑誌名: Applied Surface Science Vol.252,issue 7 ページ: 2466-2471
• [雑誌論文] Pulsed laser deposition and characterization of low-dimensional oxide structures (2006)
  • 著者名/発表者名: M.Lippmaa
  • 雑誌名: 応用物理 Vol.73,No.2 ページ: 303-308
  • NAID: 10020530922
• [雑誌論文] An in situ transport measurement of interfaces between SrTiO_3(100) surface and an amorphous wide-gap insulator (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Shibuya, T.Ohnishi, T.Uozumi, H.Koinuma, M.Lippmaa
  • 雑誌名: Applied Surface Science On-line 21 Nov.
• [雑誌論文] Transport properties of ultrathin oxide films and nanostructures (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Mihara, K.Shibuya, T.Ohnishi, H.Koinuma, M.Lippmaa
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.486,Issue 1-2 ページ: 195-199
• [雑誌論文] Sr surface segregation and water cleaning for atomically controlled SrTiO_3(001) substrates studied by photoemission spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Kobayashi, T.Ohnihsi, M.Lippmaa, et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Vol.144-147 ページ: 443-446
• [雑誌論文] Spectral evidence for inherent "dead layer" formation at La_<1-x>Sr_yFeO_3/La_<1-x>Sr_xMnO_3 heterointerface (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Hashimoto, T.Ohnishi, M.Lippmaa, et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Vol.144-147 ページ: 479-481
• [雑誌論文] In situ angle-resolved photoemission study on La_<1-x>Sr_xMnO_3 thin films grown by laser MBE (2005)
  • 著者名/発表者名: A.Chikamatsu, T.Ohnishi, M.Lippmaa, et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Vol.144-147 ページ: 511-514
• [雑誌論文] Hard X-ray photoemission study Mn 2p core-levels of La_<1-x>Sr_xMnO_3 thin films (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Horiba, M.Lippmaa, H.Koinuma, S.Shin, et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Vol.144-147 ページ: 557-559
• [雑誌論文] In situ photoemission study of La_<1-x>Sr_xFeO_3 epitaxial thin films (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati, M.Lippmaa, M.Kawasaki, H.Koinuma, et al.
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena Vol.144-147 ページ: 877-880
• [雑誌論文] Flux-assisted reactive solid phase epitaxy of highly c-axis oriented Ru(Eu_<1.5>Ce_<0.5>) Sr_2Cu20_<10-δ> thin films (2005)
  • 著者名/発表者名: W.Q.Lu, H.Koinuma, K.Shibuya, M.Lippmaa, et al.
  • 雑誌名: Physica C : Superconductivity Vol.422,Issue 1-2 ページ: 46-50
• [雑誌論文] Manifestation of correlation effects in the photoemission spectra of Ca_<1-x>Sr_xRuO_3 (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Takizawa, M.Lippmaa, M.Kawasaki, H.Koinuma, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.72 ページ: 60404-60404
• [雑誌論文] In vacuo photoemission study of atomically controlled La_<1-x>Sr_xMnO_3 thin films : Composition dependence of the electronic structure (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Horiba, M.Lippmaa, K.Ono, M.Kawasaki, H.Koinuma, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.71 ページ: 155420-155420
• [雑誌論文] Hole-doping-induced changes in the electronic structure of La_<1-x>Sr_xFeO_3: Soft x-ray photoemission and absorption study of epitaxial thin films (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Wadati, M.Lippmaa, M.Kawasaki, H.Koinuma, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.71 ページ: 35108-35108
• [雑誌論文] Improved stoichiometry and misfit control in perovskite thin film formation at a critical fluence by pulsed laser deposition (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Ohnishi, M.Lippmaa, T.Yamamoto, S.Meguro, H.Koinuma
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.87 ページ: 241919-241919
• [雑誌論文] Thickness-dependent electronic structure of ultrathin SrRuO_3 films studied by in situ photoemission spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: D.Toyota, T.Ohnishi, M.Lippmaa, H.Koinuma, et al.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.87 ページ: 162508-162508
• [雑誌論文] Epitaxial growth and transport properties of Nb-doped SrTiO3 thin films (2005)
  • 著者名/発表者名: K.S.Takahashi, T.Ohnishi, M.Lippmaa, J.-M.Triscone, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE Vol.5932