電子機能材料としての遷移金属酸窒化物の開拓

• 研究課題/領域番号: 24760005
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 廣瀬 靖 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50399557)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 酸窒化物 / 固体化学 / 薄膜 / 強誘電体 / 半導体 / 強磁性体 / エピタキシャル薄膜 / エレクトロニクス / エピタキシャル成長 / イオンビーム分析 / 複アニオン化合物

研究概要

遷移金属酸窒化物の高品質なエピタキシャル薄膜を合成し、その電子機能を探索した。d0バンド絶縁体であるSrTaO2N薄膜が基板からの圧縮歪によって強誘電性とリラクサー強誘電体の混相となること、およびこれらの性質が酸素と窒素の配列と関係がある可能性を明らかにした。また、SrTaO2NやアナターゼTaONに伝導電子を導入し、絶縁体から金属まで電気伝導性を制御することに成功した。さらに、固相エピタキシャル成長を用いてLaSrMnO3-xNx薄膜を合成し、窒素導入による正孔ドープに伴ってキュリー温度が上昇することを確認した。これらの結果は、遷移金属酸窒化物が電子機能材料として有望であることを示す。

研究成果

• [雑誌論文] Heteroepitaxial Growth of Perovskite CaTaO_2N Thin Films by Nitrogen Plasma-Assisted Pulsed Laser Deposition (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Oka, Y. Hirose, T. Fukumura & T. Hasegawa
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 号: 1 ページ: 87-90
  • DOI: 10.1021/cg401176j
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Mobility Electron Conduction in Oxynitride : Anatase TaON (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, Y. Hirose, D. Oka, S. Nakao, T. ukumura, S. Ishii, K. Sasa, H. Matsuzaki, & T. Hasegawa
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 26 号: 2 ページ: 976-981
  • DOI: 10.1021/cm402720d
  • 査読あり
• [学会発表] (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡, 他
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Nb系ペロブスカイト型酸窒化物薄膜の電気輸送特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岡大地，廣瀬靖，中尾祥一郎，福村知昭，長谷川哲也
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(神奈川県)
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木, 他
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, et al.
  • 学会等名: E-MRS 2013 Spring meeting
  • 発表場所: Strasbour
  • 年月日: 2013-05-29
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Oka, et al.
  • 学会等名: E-MRS 2013 Spring meeting
  • 発表場所: Strasbourg
  • 年月日: 2013-05-27
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, et al
  • 学会等名: 8th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
  • 年月日: 2013-05-14
• [学会発表] (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Oka, et al.
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Baltimore
  • 年月日: 2013-03-19
• [学会発表] A Novel High Mobility Oxynitride Semiconductor: Anatase TaON Epitaxial Thin Film (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Suzuki, Yasushi Hirose, Daichi Oka, Shoichiro Nakao, Hiroyuki Matsuzaki, Katsuyuki Fukutani, Satoshi Ishii, Kimikazu Sasa, Daiichiro Sekiba, Tomoteru Fukumura, and Tetsuya Hasegawa
  • 学会等名: 8th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
  • 発表場所: International Conference Center, Waseda University, Tokyo, Japan
• [学会発表] Dielectric Properties of d0 Perovskite Oxynitride ATaO2 N Epitaxial Thin Films (2013)
  • 著者名/発表者名: Daichi Oka, Yasushi Hirose, Hideyuki Kamisaka, Tomoteru Fukumura, Seiji Ito, Akira Morita, Hiroyuki Matsuzaki, Katsuyuki Fukutani, Satoshi Ishii, Kimikazu Sasa, Daiichiro Sekiba, Tetsuya Hasegawa
  • 学会等名: E-MRS 2013 SPRING MEETING
  • 発表場所: Congress Center - Strasbourg, France
• [学会発表] Optical and electrical transport properties of anatase TaON epitaxial thin film (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, Y. Hirose, D. Oka, S. Nakao, H. Matsuzaki, K. Fukutani, S. Ishii, K. Sasa, D. Sekiba, T. Fukumura, T. Hasegawa
  • 学会等名: E-MRS 2013 SPRING MEETING
  • 発表場所: Congress Center - Strasbourg, France
• [学会発表] アナターゼ型TixTa1-xO1+yN1-z薄膜のエピタキシャル成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木温，廣瀬靖，岡大地，中尾祥一郎，松崎浩之，福谷克之，石井聡，笹公和，関場大一郎，福村知昭，長谷川哲也
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス(京都府)
• [学会発表] Dielectric properties of perovskite oxynitride epitaxial thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Oka, Y. Hirose, H. Kamisaka, T. Fukumura, S. Ito, A. Morita, H. Matsuzaki, K. Fukutani, S. Ishii, K. Sasa, D. Sekiba and T. Hasegawa
  • 学会等名: APS March Meeting, 2013
  • 発表場所: Baltimore, Maryland
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡, 他
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木, 他
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡, 他
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木, 他
  • 学会等名: 012年秋季第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirose, et al.
  • 学会等名: International Conference of Young Researchers on Advanced Materials
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2012-07-06
  • 招待講演
• [学会発表] Ferroelectricity in Epitaxial thin film of Perovskite Oxynitride SrTaO2N (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Hirose, Daichi Oka, Tetsuya Hasegawa
  • 学会等名: International Conference of Young Researchers on Advanced Materials
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト型酸窒化物ATaO2N (A = Sr, Ca)エピタキシャル薄膜の誘電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡 大地，廣瀬 靖，伊藤誠二，森田 明，松崎浩之，福谷克之，石井 聡，笹 公和，関場大一郎，長谷川哲也
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区・松山大学文京キャンパス
• [学会発表] アナターゼ型TaONエピタキシャル薄膜の物理特性II (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 温，廣瀬 靖，岡 大地，中尾祥一郎，松崎浩之，福谷克之，石井 聡，笹 公和，関場大一郎，福村知昭，長谷川哲也
  • 学会等名: 2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学城北地区・松山大学文京キャンパス
• [学会発表] ペロブスカイト型酸窒化物エピタキシャル薄膜の誘電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡 大地、廣瀬 靖、神坂 英幸、長谷川哲也、伊藤誠二、森田明、松崎浩之、福谷克之、石井聡、笹公和、関場大一郎
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] アナターゼ型TaON エピタキシャル薄膜の物理特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 温、廣瀬 靖、岡 大地、福村 知昭、長谷川哲也、松崎浩之、福谷克之、石井聡、笹公和、関場大一郎
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
• [備考] 東京大学大学院理学系研究科 プレスリリース
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/50.html
• [産業財産権] 導電体基板の製造方法、導電体基板、発光素子、電子機器、光電変換素子及び太陽電池パネル (2013)
  • 発明者名: 廣瀬靖、長谷川哲也、鈴木温
  • 権利者名: 公益財団法人神奈川科学技術アカデミー
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-036448
  • 出願年月日: 2013-02-26