| 研究概要 |
本年度はSTO単結晶の表面ステップ構造に関してその原子構造,制御方法についての知見を得た。 STO単結晶を1000〜1200℃において熱処理することにより表面の原子レベルの平坦性を有したステップ構造が形成される。このステップの高さおよび表面終端原子面は熱処理温度,熱処理雰囲気に依存するが,さらに,ドーパントの影響も受けることを見出した。このドーパント効果は,STO単結晶中において生じるSr,Tiの空孔形成エネルギーがドナー,もしくは,アクセプターにより変化することに起因するものと考えられる。過去において行った第ー原理計算による空孔形成エネルギーの見積もりをもとに,無添加およびドナーであるNbを添加した単結晶について,その表面原子構造を走査透過型電子顕微鏡で観察することにより終端原子種とその電子状態について測定を行った。まずドーパントを添加していないSTO単結晶では,表面近傍の領域においてTiの組成が上昇することが見出された。電子線回折よりこの領域はペロブスカイト型構造を有していることが確認され,このTi組成の増加はSr空孔が導入されているものと考えられる。電子エネルギー損失分光法によりこの領域においてはSr空孔に起因した電子状態が存在することが確認できた。また,終端原子面はSrレイヤーとなった。一方,この試料にNbをわずか添加したところ,このSr空孔領域が減少するともに明瞭なSrレスの領域の形成がされなくなることが明らかとなった。来年度においてはこの様な表面処理を施した単結晶を用いて双結晶試料の作成を行っていく。
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