| 研究課題/領域番号 |
21K04909
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
宮川 宣明 東京理科大学, 先進工学部物理工学科, 教授 (20246680)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | InGaO3(ZnO)n / 加圧式光学フローティング法 / 大型バルク単結晶 / 異方的電気伝導 / 酸素アニール効果 / Ni系酸化物超伝導体薄膜合成 / 金属有機化合物分解法（MOD法） / 透明導電性半導体 / 加圧式光学フローティングゾーン法 / 大型単結晶 / 異方的電気伝導特性 / 光学バンドギャップ / 強電子相関系超伝導体 / 金属誘起化合物分解法 / 薄膜 / エネルギー関連多元化合物 / 結晶育成機構 / 電気輸送特性 / 透明導電性材料 / 超伝導材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多元化合物では、金属元素-アニオン元素-構造の自由度を組み合わせることにより、結晶構造・電子構造が複雑になるため、多彩な性質・機能を有した物質ができることもあり、これが基礎科学の発展を支えている。しかし多元化合物ゆえに、その大型単結晶はもとより、物質合成そのものが困難となり、物性理解の妨げとなる場合も多く存在している。よって、その様な物質群に対する普遍的な結晶育成法が確立されることが望まれている。本研究では、IGZOに代表されるインコグルーエント溶融性状を有した物質の大型単結晶育成法を確立するのみならず高温超伝導化ための要因を明らかにするための物質合成法を確立し、その輸送特性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、エネルギー問題に貢献しうる興味ある幾つかの物質の結晶成長条件とその物性解明を目指した。特に、大型単結晶が育成できていないためにバルク物性が未解明のままとなっている透明導電性酸化物(InGaO3)m(ZnO)n（=IGZO-mn）に注目し、それらの大型単結晶の育成条件と輸送特性について詳細に調査した。その結果、加圧式フローティングゾーン法により一連のIGZO-mnだけでなくその関連物質についても初めて大型単結晶の育成に成功し、この手法が高蒸気圧元素を含む多成分化合物に対して、有効な結晶育成法であることを明らかにした。また、これらの物質のバルク物性を明確に示すことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
エネルギー問題に貢献しうる物質の育成法を確立しその物性解明をすることは、エネルギー資源枯渇問題解決に重要な課題となっている。本研究は、大型単結晶育成は不可能と思われていた(InGaO3)m(ZnO)nのバルク単結晶育成法を確立し、その電気伝導度がZnO層数に依存し大きな異方性があることを明らかにした点で学術的意義がある。大型単結晶育成が可能になったことにより、今後この基板を利用したデバイス応用につながるため社会的意義がある。
また近年注目されている物質合成法が十分に確立されていないNi系酸化物超伝導体の簡易的な薄膜育成法の確立を目指し、スピンコート法によるその前駆体物質の育成条件を確立した。
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