| 研究課題/領域番号 |
17H01315
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小俣 孝久 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80267640)
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| 研究分担者 |
喜多 正雄 富山高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00413758)
佃 諭志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00451633)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 結晶成長 / セラミックス / 先端機能デバイス / 光物性 |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度はβ-CuGaO2とそれをベースとした混晶の高品質薄膜の作製プロセス開発を行った。β-CuGaO2薄膜は前駆体薄膜となるβ-NaGaO2のイオン交換により作製されるが、スパッタ法や蒸着法で前駆体薄膜を作製すると、著しくNaが不足した組成となることから、本研究では溶液組成で堆積物の組成を制御可能なミストCVD法でβ-NaGaO2薄膜の作製を試みた。これまでの研究からガリウムアセチルアセトナト(Ga(acac)3)と酢酸ナトリウム（Na(ac)）の希塩酸水溶液を原料とすることで、β-NaGaO2薄膜が得られる見込みであったが、薄膜組成が不安定で高品質薄膜が得られないことが明らかとなった。これを受け、ミストCVD装置をGa(acac)3ミストとNa(ac)ミストを別系統で供給できるよう装置の改造を行ったが、β-NaGaO2薄膜を安定して堆積するには至らなかった。このような現象は、薄膜堆積部周辺の高温部でのNa原料の蒸気圧の制御が安定しないことによるものと推察し、原料の探索を行い、β-NaGaO2水溶液を出発とすると結晶性の高いβ-NaGaO2薄膜をサファイア基板上に堆積できることを見出した。400℃で反応・堆積した薄膜の組成はNa：Ga＝0.8：1でありNa不足組成であったが、原料水溶液にNaOHを添加することで、薄膜中のNa量を増加でき、化学量論組成の薄膜が得られることが明らかとなった。NaOH水溶液にGa(OH)3を溶解した溶液でも、結晶性の高いβ-NaGaO2薄膜をサファイア基板上に堆積できたが、Ga(OH)3の溶解度が小さいため薄膜の組成はNa過剰となり、この場合、組成制御の手立ても今のところ見出されていない。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の計画ではβ-CuGaO2をベースとした混晶薄膜の作製までを行うことを予定していたが、β-CuGaO2薄膜の作製の難度が想定以上に高く、混晶薄膜の作製には至っていないため。
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| 今後の研究の推進方策 |
β-CuGaO2薄膜の作製の難度は想定以上に高いため、混晶薄膜の作製はペンディングとし、β-CuGaO2薄膜とその伝導性制御に集中して研究を進める。また、薄膜の作製に用いているミストCVD装置は、逐次改良を加え、薄膜品質の向上を図る。
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