層状酸化物のレーザー励起分子層変調エピタキシ-と新超伝導体の探索

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06216222
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 吉本 護 東京工業大学, 工業材料研究所, 助教授 (20174998)
• キーワード: 酸化物 / 原子層制御 / レーザーMBE / 薄膜結晶成長 / 表面構造解析 / 高温超伝導体 / 分子層変調

研究概要

超格子構築による新超伝導体創製をめざして、その重要な要素技術である酸化物薄膜の原子層制御の最適化を行った。また(1)RHEEDその場観察による薄膜成長過程の解析、(2)CAICISS(同軸型イオン散乱分光)による基板最表面構造の同定、を検討した。その結果を以下にまとめる。
(1)レーザーMBE法によるBaCuO2無限層薄膜の堆積中において、2次元エピタキシャル成長に基づくRHEED強度振動を初めて観測した。さらにBaCuO2へのNa^+(p-type)及びCe^<4+>(n-type)を使った、δドープ、分子層変調ドープにおいて、キャリアー注入が有効に行われることを確認した。特にNaドープBaCuO2層とノンドープBaCuO2層からなる分子層レベルでのキャリアードープ変調超格子においては、各単層膜が半導性であるにもかかわらず、金属的電導挙動に変化することを見出した。
(2)酸化物の共蒸着成膜の場合、2次元エピタキシャル成長の際の成長単位層は、電荷中性条件を満足する最小繰り返し原子層の組み合わせとなることを見出した。
(3)SrTiO3(001)面の終端面構造は、次のように決定することができた;(a)市販基板(TiO2面が90%以上)、(b)高温アニール基板(TiO2面100%で終端したテラス面と4Aの分子層ステップ)、(c)ホモエピタキシャル膜(SrO面100%)。

研究成果

• [文献書誌] M. Yoshimoto, T. Maeda, S. Gonda et al.: "Molecular Layer Epitaxy of Perorskite-Based Oxides by Laser MBE" MRS Proc. (U.S.A.). 341. 133-138 (1994)
• [文献書誌] M. Kawasaki, K. Fujito, M. Yoshimoto et al.: "Atomic Scale Imaging of Ceramic Thin Films Surface" Report of RLEM of Tokyo Inst. of Tech.19. 95-110 (1994)
• [文献書誌] T. Maeda, K. Shimozono, M. Yoshimoto et al.: "Two-dimensional Epitary and Electromic Property Control of Infinite-layer Luprate Films by Laser MBE" Technical Report of IEICE. 93-112. 7-12 (1994)
• [文献書誌] M. Yoshimoto, T. Maeda, K. Shimozono, et al.: "Topinost Surface Analysis of SrTiO_3(001) by CAICISS" Appl. Phys. Lett.65. 3197-3199 (1994)
• [文献書誌] T. Maeda, M. Yoshimoto, K. Shimozono, et al.: "Two-dimensional Laser Molchar Beam Epitaxy and Carrier Modulation of Infinite-layer BaCuO_2 Films" Physica C. (in press). (1995)
• [文献書誌] O. Ishiyama, M. Shinohara, M. Yoshimoto et al.: "In sita Determination of Terminating Atomic Plane of SrTiO_3(001) by CAICISS" Proc. of ISS'94.(in press). (1995)