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本研究計画では1)単結晶基板表面上の分子層ステップの形状と密度を制御した上で、2)ヘテロエピタキシーと電界効果トランジスター応用、そして3)界面修飾による低次元伝導層の形成を行う。1)の分子層ステップの密度制御には独自に開発した膜厚傾斜ホモエピタキシーを用いるが、これまでに本当のホモエピタキシーを追求した結果、PLD法による複酸化物の薄膜化ではカチオン組成の制御が重要であることを示した。これからPC制御移動マスクを用いて膜厚をリニアに傾斜しながらホモエピタキシーを行うにあたり、基板全面の成長過程をその場観察する手法としてScanning RHEEDを開発した。2段の偏向コイルを用いることで電子線の進行方向を変えることなく膜厚傾斜方向全体をその場観察することが可能となった。膜厚モニターとしてRHEED強度振動を用いるが、その再現性があまりにも低いため、まずホモエピタキシャル成長時のRHEED強度振動現象を調べた。すると基板表面への電子線入射角に対して振動振幅と、なんと振動位相も非常に敏感であることがわかった。すなわち、実験毎に基板表面の微少な傾斜(0.2°程度)はRHEED強度振動を観察する上で無視できないことがわかった。しかも、1MLのみの成長を行う上で、強度振動1周期を数えることは振動位相の入射角依存性を考えるとほぼ不可能であることがわかった。これらを考慮した上で膜厚傾斜ホモエピタキシーによるステップ密度制御とヘテロエピタキシーに取りかかる。
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