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低温成膜酸化亜鉛多結晶薄膜の極性制御と格子欠陥

研究課題

研究課題/領域番号 17K06356
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関高知工科大学

研究代表者

牧野 久雄  高知工科大学, システム工学群, 教授 (40302210)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード酸化亜鉛 / 透明導電膜 / プラズマ処理 / 欠陥制御 / 耐熱性 / 硬X線光電子分光法 / 格子欠陥 / 粒界 / 結晶極性 / 発光特性 / 電気特性 / 欠陥 / 半導体物性 / 電子・電気材料 / 表面・界面物性
研究成果の概要

透明導電膜は各種光・電子デバイスに必要不可欠な部材であり、低温成膜での基本特性の向上、高温など過酷な環境下での耐性向上などが求められている。本研究は、豊富な資源、毒性のない安全な材料として優位性を有する酸化亜鉛透明導電膜について、酸化亜鉛の特徴の一つである結晶極性の制御が薄膜特性や耐熱性にもたらす効果、プラズマ処理や不活性化膜を駆使した材料設計、物性変化に対するメカニズムの解明を通して、課題解決に寄与するものである。多結晶膜での酸化亜鉛極性制御技術の構築、不活性化膜による高耐熱性透明導電膜の実現などの成果とともに、極性制御によるセンサ機能開拓の可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸化亜鉛薄膜の電気特性や光学特性に対する結晶極性面の影響は従来単結晶薄膜で示されてきたが、本研究の多結晶薄膜でも強い影響があること、さらに多結晶薄膜に特徴的な粒界特性への影響を示したことは、薄膜成長メカニズム、欠陥生成メカニズムに対する結晶極性の効果を示唆するものであり、学術的な意義がある。低温成膜での特性向上や高温での耐熱性のある透明導電膜の実現は、低温プロセスによる省エネルギー化や過酷環境下での信頼性の向上に寄与し、持続可能な社会、安全安心な社会の構築に寄与する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Improving electrical conductivity and its thermal stability of Al-doped ZnO polycrystalline films using ultrathin Al film as a passivation layer2019

    • 著者名/発表者名
      Dao Hoa T.、Makino Hisao
    • 雑誌名

      Solar Energy Materials and Solar Cells

      巻: 203 ページ: 110159-110159

    • DOI

      10.1016/j.solmat.2019.110159

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement in optoelectrical properties of polycrystalline ZnO thin films by Ar plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Hoa T. Dao, Hisao Makino
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 96 ページ: 46-52

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2019.02.026

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of crystallographic polarity on the opto-electrical properties of polycrystalline ZnO thin films deposited by magnetron sputtering2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Makino, Hiroyuki Shimizu
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 439 ページ: 839-844

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.01.107

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Characterization of Al-doped ZnO thin films by laboratory-based hard X-ray photoelectron spectroscopy system2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda Itsuki, Makino Hisao
    • 学会等名
      8th International Symposium on Practical Surface Analysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hard X-ray photoelectron spectroscopy of transparent conductive heavily doped ZnO thin films2019

    • 著者名/発表者名
      Makino Hisao
    • 学会等名
      8th International Symposium on Practical Surface Analysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Electrical Conductivity and Good Thermal Stability of Al-Doped ZnO with Al Capping Layer Deposited by Magnetron Sputtering2019

    • 著者名/発表者名
      Dao Hoa T.、Makino Hisao
    • 学会等名
      11th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Laboratory hard X-ray photoemission spectroscopy of polycrystalline ZnO thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Hisao Makino
    • 学会等名
      The 13th Korean Symposium on Surface Analysis
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Origin of Enhancement in Electrical and Optical Properties of ZnO thin film by Ar plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Dao Thi Hoa, Hisao Makino
    • 学会等名
      the 34th International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 実験室硬X線光電子分光装置によるAl添加ZnO薄膜のドーパント化学状態評価2018

    • 著者名/発表者名
      武田樹,牧野久雄
    • 学会等名
      2018年度 実用表面分析講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of Ar Plasma Treatment on Properties of Polycrystalline ZnO Thin Film2018

    • 著者名/発表者名
      Dao Thi Hoa, Hisao Makino
    • 学会等名
      第36回 プラズマプロセシング研究会/第31回 プラズマ材料科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystallographic polarity as an important factor to control optical and electrical properties of polycrystalline ZnO thin films2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Makino
    • 学会等名
      E-MRS 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Enhancement of Hall mobility in extremely thin polycrystalline Ga-doped ZnO films deposited by magnetron sputtering on glass2017

    • 著者名/発表者名
      Hisao Makino, Hiroyuki Shimizu
    • 学会等名
      E-MRS 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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