組成変調ホウ化物系エピタキシャル薄膜の作製と新機能発現

• 研究課題/領域番号: 21560029
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉本 護 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (20174998)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ホウ化物 / エピタキシャル薄膜 / 組成変調 / パルスレーザーアブレーション / 半導体的電子機能 / 積層化 / ドーピング / レーザーMBE / 熱電変換機能

研究概要

LaB6に代表される六ホウ化物系材料は超伝導性、電子放出能、熱電変換能、などの魅力的物性を有する。本研究では八面体Bクラスターとアルカリ土類金属や希土類から構成されるホウ化物結晶の単結晶ライクなエピタキシャル薄膜を種々の単結晶基板上にパルスレーザーアブレーション成膜法により合成を試みた。基板効果、組成変調、異種薄膜の積層化、合成温度の低温化などを検討し、薄膜結晶構造と物性の相関を系統的に評価した。緩衝層導入によるMgO基板あるいはサファイア基板上でのエピタキシャル成長の促進を見出した。さらに、希土類とアルカリ土類金属との混合による六ホウ化物系エピタキシャル薄膜の合成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Buffer-layer enhanced crystal growth of BaB6 (100) thin films on MgO (100) substrates by laser molecular beam epitaxy (2012)
  • 著者名/発表者名: Yushi Kato, Ryosuke Yamauchi, Hideki Arai, Geng Tan, Nobuo Tsuchimine, Susumu Kobayashi, Kazuhiko Saeki, Nobutaka Takezawa, Masahiko Mitsuhashi, Satoru Kaneko, Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: Appl.Surf.Science 巻: 258 ページ: 4000-4004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Buffer-layer enhanced crystal growth of BaB6(100) thin films on MgO(100) substrates by laser molecular beam epitaxy (2011)
  • 著者名/発表者名: Yushi Kato, Ryosuke Yamauchi, Hideki Arai, Geng Tan, Nobuo Tsuchimine, Susumu Kobayashi, Kazuhiko Saeki, Nobutaka Takezawa, Masahiko Mitsuhashi, Satoru Kaneko, Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: Appl. Surf. Science 巻: Vol.258 ページ: 4000-4004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Buffer-layer-enhanced growth of a single-domain LaB6(100) epitaxial thin film on a MgO(100) substrate via pulsed laser deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Yushi Kato, Hideki Arai, Ryosuke Yamauchi, Nobuo Tsuchimine, Susumu Kobayashi, Kazuhiko Saeki, Nobutaka Takezawa, Satoru Kaneko, Masahiko Mitsuhashi, Hiroshi Funakubo, Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: J. Cryst. Growth 巻: vol.330 ページ: 39-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of post annealing on MgO thin film prepared on silicon(001) substrate in high oxygen pressure and high substrate temperature by pulsed laser deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Satoru Kaneko, Kensuke Akiyama, Takeshi Ito, Manabu Yasui, Takeshi Ozawa, Masayasu Soga, Yu Motoizumi and Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 巻: Vol.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Mica Thin Film by Pulsed Laser Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nakasone, H.Nakai, Y.Miyake, R.Yamauchi, N.Tsuchimine, S.Kobayashi, Y.Sano, N.Takezawa, M.Mitsuhashi, S.Kaneko, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 巻: 4
  • NAID: 10028210589
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoimprint Fabrication and Thermal Behavior of Atomically Ultrasmooth Glass Substrate with 0.2nm-Height Steps (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyake, Y.Akita, H.Oi, M.Mita, S.Kaneko, K.Koyama, K.Sunagawa, K.Tada, Y.Hirai, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 50
  • NAID: 210000070873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Buffer-layer-enhanced growth of a single-domain LaB6 (100)epitaxial thin film on a MgO (100) substrate via pulsed laser deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, H.Arai, R.Yamauchi, N.Tsuchimine, S.Kobayashi, K.Saeki, N.Takezawa, S.Kaneko, M.Mitsuhashi, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: J.Cryst.Growth 巻: 330 ページ: 39-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-scale pattern control of surfaces on functional oxide thin films and glass plates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Akita, Y. Sugimoto, H. Oi, M. Mita, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: Vol.8 ページ: 44-47
  • NAID: 130004439210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constriction of lattice constant in epitaxial magnesium oxide thin film (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Kaneko, T. Nagano, K. Akiyama, T. Ito, M. Yasui, Y. Hirabayashi, H. Funakubo, and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy Doping of Li^<+-> ion into NiO Epitaxial Thin Films via Unequilibrium Room-temperature Processing for New Functionalization (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Shiraishi, Y. Kato, H. Arai, N. Tsuchimine, S. Kobayashi, M. Mitsuhashi, M. Soga and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: MRS Online Proceedings Library 巻: Vol.1214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-Temperature Epitaxial Growth of(Li, Ni) O Thin Film with Li Content up to 60 mol% (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Shiraishi1, Y. Kato, H. Arai, N. Tsuchimine, S. Kobayashi, M. Mitsuhashi, M. Soga, S. Kaneko, and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 49
  • NAID: 210000069337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of semiconducting SrB6 thin films on ultrasmooth sapphire substrates by laser molecular beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, N. Shiraishi, N. Tsuchimine, S. Kobayashi, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: J. Crystal Growth 巻: vol.312 ページ: 378-381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-scale pattern control of surfaces on functional oxide thin films and glass plates (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Akita, Y.Sugimoto, H.Oi, M.Mita, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 8 ページ: 44-47
  • NAID: 130004439210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constriction of lattice constant in epitaxial magnesium oxide thin film (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Kaneko, T.Nagano, K.Akiyama, T.Ito, M.Yasui, Y.Hirabayashi, H.Funakubo, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 巻: 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of semiconducting SrB6 thin films on ultrasmooth sapphire sub strates by laser molecular beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, N.Shiraishi, N.Tsuchimine, S.Kobayashi, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: J.Crystal Growth 巻: 312 ページ: 378-381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of semiconducting SrB6 thin films on ultrasmooth sapphire substrates by laser molecular beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, N.Shiraishi, N.Tsuchimine, S.Kobayashi, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: J.Crystal Growth 312 ページ: 378-381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of electrically functional boride system thin films on the ultra-smooth sapphire substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: Yushi Kato, Yasuyuki Akita, Yusaburou Ono, Makoto Hosaka, Naoki Shiraishi, Nobuo Tsuchimine, Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: Vol.1148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Heteroepitaxial Growth ofα-Al2O3 Thin Films on NiO Layers by Pulsed Laser Deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Hosaka, Y. Akita, Y. Sugimoto, K. Koyama, and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.48 ページ: 88003-88005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Selective Growth of Heteroepitaxialα-Al2O3 Thin Films on a NiO Layer by the Electron-Beam Assisted PLD Process (2009)
  • 著者名/発表者名: Makoto Hosaka, Yasuyuki Akita, Yuki Sugimoto, Yushi Kato, Yusaburo Ono, Akifumi Matsuda, Koji Koyama, and Mamoru Yoshimoto
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: Vol.1150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Growth Control of Functional Oxide Thin Films on Nanopatterned Substrate Surfaces (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Akita, Y. Sugimoto, K. Kobayashi, T. Suzuki, H. Oi, M. Mita and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: J. Laser Micro/Nanoengineering 巻: Vol.4 ページ: 202-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of LaB6 Thin Films on the Ultrasmooth Sapphire Substrate with an Epitaxial SrB6 Buffer by Laser MBE (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato, S. Kaneko, N. Shiraishi, N. Tsuchimine, S. Kobayashi, M. Yoshimoto
  • 雑誌名: J. Laser Micro/Nanoengineering 巻: Vol.4 ページ: 197-201
  • NAID: 130006979413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of electrically functional boride system thin films on the ultra-smooth sapphire substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, Y.Akita, Y.Ono, M.Hosaka, N.Shiraishi, N.Tsuchimine, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: Mater.Res.Soc.Symp.Proc 1148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of LaB6 Thin Films on the Ultrasmooth Sapphire Substratewith an Epitaxial SrB6 Buffer by Laser MBE (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kato, S.Kaneko, N.Shiraishi, N.Tsuchimine, S.Kobayashi, M.Yoshimoto
  • 雑誌名: J.Laser Micro/Nanoengineering 4 ページ: 197-201
  • 査読あり
• [学会発表] Laser MBE法による六ホウ化物系エピタキシャル薄膜の作製と緩衝層挿入及び組成変調等による新機能探索 (2010)
  • 著者名/発表者名: 加藤侑志、白石尚輝、荒井秀樹、土嶺信男、小林晋、金子智、吉本護
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] (Ni, Mg) O固溶系エピタキシャル薄膜の室温合成と評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 荒井秀樹,加藤侑志,白石尚輝,土嶺信男,小林晋,小山浩司,金子智,吉本護
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] レーザーMBE法によるホウ化物系エピタキシャル薄膜の作製と組成変調による電気特性制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤侑志、白石尚輝、荒井秀樹、土嶺信男、小林晋、金子智、吉本護
  • 学会等名: 第70回応用物理学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] PLDによる不純物ドープMgOエピタキシャル薄膜の室温合成と評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 荒井秀樹,加藤侑志,白石尚輝,土嶺信男,小林晋,吉本護
  • 学会等名: 第70回応用物理学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] レーザーMBE法によるホウ化物系エピタキシャル薄膜の作製と組成変調による電気特性制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤侑志、白石尚輝、荒井秀樹、土嶺信男、小林晋、金子智、吉本護
  • 学会等名: 第70回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] Epitaxial growth of LaB6 thin films on the ultrasmooth sapphire substrate with an epitaxial SrB6 buffer by Laser MBE (2009)
  • 著者名/発表者名: Yushi Kato, Nobuo Tsuchimine, Susumu Kobayashi, and Mamoru Yoshimoto
  • 学会等名: The 5th International Conference
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 2009-07-01
• [備考] ホームページ吉本研究室(東工大)
  • URL: http://www.yoshimoto.iem.titech.ac.jp/