| 研究課題/領域番号 |
20K04582
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
|
|---|
| 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) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020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 / 欠陥 / 結晶極性 / ガスセンサ / 化学センサ / 粒界 / 酸化物 / 化学状態 / 相互拡散 / 多結晶薄膜 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
酸化物半導体である酸化亜鉛は、機能性材料として広く期待されている。本研究では、低温・大面積で成膜可能なスパッタ成膜法による酸化亜鉛多結晶薄膜において、結晶極性や分極といった結晶構造に由来する特性を制御する。最先端の分析装置である硬X線光電子分光法を用いて、成膜時に生成される結晶の不完全性である欠陥の特徴や性質を理解する。さらに、格子欠陥、結晶粒界など、多結晶薄膜に多く存在する欠陥の生み出す機能応用として水素ガスセンサの検出感度を向上させ、将来の水素社会における安心安全に寄与する。
|
| 研究成果の概要 |
酸化物半導体である酸化亜鉛は、日焼け止めや薬として用いられている安全な素材である一方で、発光、太陽電池、化学センサなど、機能性材料としても広く期待されている。本研究では、低温・大面積で成膜可能なスパッタ成膜法による酸化亜鉛多結晶薄膜において、結晶極性といった結晶構造に由来する特性を制御し、膜に生成される結晶の不完全性である欠陥の特徴や性質について明らかとした。さらに、格子欠陥、結晶粒界など、多結晶薄膜に多く存在する欠陥の生み出す機能応用としてのガスセンサの検出感度を向上させ、将来の水素社会における安心安全に寄与するセンサ特性向上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（ZnO）はc軸方向に自発分極を持ち、薄膜特有の歪によるピエゾ分極効果など、多彩な機能性材料として期待されている。ZnO多結晶薄膜においてAl極薄膜を用いた極性制御を実現し、極性由来の特徴が電気特性や化学反応性に違いを生むことが示された。学術的な観点では、Al金属膜とZnOの界面反応の解明、界面化学結合を利用した構造特性制御、多結晶薄膜に特有な粒界特性の改質などの新たな知見が得られた。機能応用の観点では、表面処理工程の最適化により反応サイトを制御しガス応答性を劇的に増大させる可能性がある。
|
