酸化物半導体および絶縁体積層構造を用いた表面仕事関数制御

• 研究課題/領域番号: 25286056
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 須崎 友文 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (20332265)
• 研究分担者: 柳 博 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30361794)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2013年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
• キーワード: 仕事関数 / 表面 / 界面 / 電子デバイス / 酸化物エレクトロニクス / 荷電欠陥 / 薄膜成長 / デバイス / 触媒 / パルスレーザー堆積

研究成果の概要

低仕事関数実現は、電子エミッター開発、またデバイス内における電子注入電極開発のために重要である。本課題では、安定な酸化物、窒化物の積層構造を工夫することで仕事関数を大幅に制御し、きわめて低い仕事関数を実現することを目指した。特に代表的なワイドギャップ酸化物である酸化マグネシウムの薄膜に荷電欠陥を導入することで、化学的に安定であるオール酸化物構造において 2 eV というきわめて低い仕事関数を実現した。

研究成果

• [国際共同研究] ヨーク大学(英国)
• [雑誌論文] Atomic and electronic structure of twin growth defects in magnetite (2016)
  • 著者名/発表者名: Daniel Gilks, Zlatko Nedelkoski, Leonardo Lari, Balati Kuerbanjiang, Kosuke Matsuzaki, Tomofumi Susaki, Demie Kepaptsoglou, Quentin Ramasse, Richard Evans, Keith McKenna, Vlado K. Lazarov
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6:20943 号: 1 ページ: 20943-20943
  • DOI: 10.1038/srep20943
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] N-type conduction in SnS by anion substitution with Cl (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Yanagi, Y. Iguchi, T. Sugiyama, T. Kamiya and H. Hosono
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 9 号: 5 ページ: 051201-051201
  • DOI: 10.7567/apex.9.051201
  • NAID: 210000137871
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic study of Fe3O4/SrTiO3 Interface (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Gilks, D.M. Kepaptsoglou, K. McKenna, L. Lari, Q.M. Ramasse, K. Matsuzaki, T. Susaki, V.K. Lazarov
  • 雑誌名: Microsc. Microanal. 巻: 21 (Suppl 3) 号: S3 ページ: 1299-1300
  • DOI: 10.1017/s143192761500728x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Examination of interfacial charge transfer in photocatalysis using patterned CuO thin film deposited on TiO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Osako, K. Matsuzaki, H. Hosono, G. Yin, D. Atarashi, E. Sakai, T. Susaki, and M. Miyauchi
  • 雑誌名: APL Materials 巻: 3 号: 10 ページ: 104409-104409
  • DOI: 10.1063/1.4926934
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Work function modulation in MgO/Nb:SrTiO3 by utilizing highly nonequilibrium thin film growth (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Susaki, N. Shigaki, K. Matsuzaki, and H. Hosono,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 3
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.035453
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Controlled bipolar doping in Cu3N (100) thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuzaki, T. Okazaki, Y.-S. Lee, H. Hosono, and T. Susaki
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 22
  • DOI: 10.1063/1.4903069
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 安定な酸化物で作製した低仕事関数平坦表面 (2014)
  • 著者名/発表者名: 須崎友文
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 62 ページ: 40-41
• [雑誌論文] Control of Surface Work Function by Depositing Insulating Oxide Capping Layers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Susaki and H. Hosono
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 号: 11R ページ: 110125-110125
  • DOI: 10.7567/jjap.52.110125
  • NAID: 210000143045
  • 査読あり
• [学会発表] Post-annealing atmosphere and temperature effects on amorphous Cd-Ga-O thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Sato, Y. Kimura, H. Yanagi
  • 学会等名: E-MRS 2016 Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2016-05-03
  • 国際学会
• [学会発表] アモルファスCd-Ga-Oの電気特性に及ぼすポストアニール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千友紀，木村洋太，柳 博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 2016年年会
  • 発表場所: 早稲田大、東京
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] Epitaxial growth of bipolar conducting Cu3N (100) thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuzaki, H. Hosono, T. Susaki
  • 学会等名: EMN 3CG 2015
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hard X-Ray Photoemission Study of LaAlO3/(Nb:)SrTiO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Susaki, S. Ueda, K. Matsuzaki, T. Kobayashi, Y. Toda, H. Hosono
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば、茨城
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] Cu3N(100) epitaxial films on SrTiO3(100) (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Maeda, K. Matsuzaki, D. Gilks, B. Kurbanjan, L. Lari, V. K. Lazarov, H. Hosono, T. Susaki
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
  • 発表場所: つくば国際会議場、つくば、茨城
  • 年月日: 2015-10-20
  • 国際学会
• [学会発表] LaAlO3/(Nb:)SrTiO3 の硬Ｘ線光電子分光：導電性基板 vs 絶縁性基板 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須崎 友文、上田 茂典、松崎 功佑、小林 敏洋、戸田 喜丈、細野 秀雄
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場・名古屋・愛知
  • 年月日: 2015-09-14
• [学会発表] Controlled bipolar doping in Cu3N (100) films grown by plasma assisted molecular beam epitaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuzaki, T. Okazaki, Y.-S. Lee, D. Gilks, B. Kurbanjan, L. Lari, V. K. Lazarov, H. Hosono, T. Susaki
  • 学会等名: The 2015 E-MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Lille, France
  • 年月日: 2015-05-12
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化物ヘテロ構造を用いた仕事関数制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須崎友文
  • 学会等名: 機能薄膜部会 ナノ構造機能創成専門部会 第 2 回研究会
  • 発表場所: オミクロン ナノテクノロジー ジャパン株式会社 セミナールーム（東京・品川）
  • 年月日: 2015-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] 窒化銅エピタキシャル薄膜のp/n型伝導制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松崎功佑,細野秀雄，須崎友文
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 室温PLD堆積による MgO/Nb:SrTiO3 の仕事関数変調 (2014)
  • 著者名/発表者名: 須崎友文, 紫垣延洋, 松崎功佑,細野秀雄
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌）
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Bipolar conduction in Cu3N epitaxial films grown by molecular beam epitaxy (2014)
  • 著者名/発表者名: 松崎功佑,細野秀雄，須崎友文
  • 学会等名: The Eighth International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC8)
  • 発表場所: メルパルク横浜（神奈川・横浜）
  • 年月日: 2014-06-25
• [学会発表] Work function control in LaAlO3/SrTiO3 and in MgO/SrTiO3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomofumi Susaki
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Controlled work function in MgO films grown by pulsed laser deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomofumi Susaki, Nobuhiro Shigaki, Yasumasa Hamana, Kimitsugu Nakamura, and Hideo Hosono
  • 学会等名: The 7th International Conference on the Science and Technology for Advance Ceramics (STAC-7)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] Work function control in oxide thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomofumi Susaki, Nobuhiro Shigaki, Yasumasa Hamana, Kimitsugu Nakamura, and Hideo Hosono
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC12)
  • 発表場所: Makuhari, Japan
• [図書] ポストシリコン半導体 - ナノ成膜ダイナミクスと基板・界面効果 - (2013)
  • 著者名/発表者名: 財満鎭明、須崎友文、他
  • 総ページ数: 510
  • 出版者: エヌ・ティー・エス出版
• [備考] 須崎研究室ページ
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~susaki/
• [産業財産権] ｐ型窒化銅半導体薄膜 (2014)
  • 発明者名: 松崎功佑，須崎友文，細野秀雄
  • 権利者名: 松崎功佑，須崎友文，細野秀雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-129607
  • 出願年月日: 2014-06-24