新しい高導電性透明薄膜の作製技術

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555206
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 川副 博司 東京工業大学, 工業材料研究所, 教授 (80087288)
• 研究分担者: 丹治 宏彰 HOYA(株), 材料研究所, グループリーダー ; 植田 尚之 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (00261123) ; 細野 秀雄 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (30157028)
• キーワード: 透明電極 / イオン注入 / スピネル / 紫外透明電極

研究概要

本研究の成果を以下に要約する。
1)n型高伝導性ワイドギャップ酸化物の単結晶作製技術の確立。ZnGa204およびGa203について、前者はフラックス法により、後者はフラックス法および帯溶融法により単結晶作製を行いその条件を確定した。
2)単結晶に対するド-ピング手法の発見。上述の2者は、特に短波長まで(250nm)透明なウルトラワイドギャップ結晶である。これらに対し、酸素分圧制御によって酸素欠陥濃度を変え、伝導率を10ケタにわたって変化させ得ることを発見した。Ga203の場合は、ルチル鎖方向の易動度がそれと垂直方向の値の20倍大きいこと、即ちルチル鎖が電子伝導路であることを実証した。またZnGa204の場合は、酸素欠損の生成がGa/Zn比をGa過剰にし、同時に構造を欠陥NaCl型に変えることを見出した。
3)アモルファス透明金属の発見。Cd0-Ge02, Cd0-Pb02系に関し、ガラス状態で光学的に透明あるにもかかわらず金属的伝導性を持つ物質を発見し薄膜化技術を確立した。本材料は、光と電子を同時に輸送できる導波路を形成する素材である。
4)ワイドギャップ酸化物p型伝導体を作製する方法論を提案した。第一は、ns2電子配置をもつp-blockカチオン系を選択し、原子価帯上端部を構成する酸素の2p軌道とのmixingをはかり、正孔の易動度が大きくなることをねらうものである。第二は、nd10レベルと酸素の2pとの混合を意図するもので、この場合は1価の銅、銀、金が対象となる。

研究成果

• [文献書誌] Hideo Hosono: "Optical and Electrical Properties of Proton-Implanted Amorphous SiO2,GeO2-SiO2,MgO-P205 and Nanocrystalline MgIb204: Novel---" Journal of Non-Crystalline Solids. 182. 109-118 (1995)
• [文献書誌] Hideo Hosono: "Conversion of Insulating Thin Film of MgIn204 into Transparent Conductors by Ion Implantation" Nuclear Instruments and Methods in Physical Research B. 106. 517-521 (1995)
• [文献書誌] Hiroshi Mizoguchi: "Electrical Properties of Bi2S3 Whiskers" Journal of Applied Physics. 78[2]. 1376-1378 (1995)
• [文献書誌] Hiroshi Mizoguchi: "Formation and Optical Absorption Spectra of Mixed Valence State of Tl in Tl2Nb206+x with Pyrochlore Structure" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 69[1]. 111-115 (1996)
• [文献書誌] Hiroshi Mizoguchi: "Features of Valence Band Structure of TlAlF4" Journal of Physics Condensed Matter. 8. 303-312 (1996)
• [文献書誌] Takahisa Omata: "Electronic Structure of Hole-Doped Sr1+xLa1-xfe04 Studied by UPS and XAS" Physical Review B. 49[15]. 10200-10205 (1994)
• [文献書誌] Hiroshi Kawazoe: "Annual Reports on NMR Spectroscopy" Academic Press, 328 (1994)