同位元素分布を変調した化合物半導体超格子構造の創製とその物性

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19201019
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 羽田 肇 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, センター長 (70354420)
• 研究分担者: 大橋 直樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, センター長 (60251617) ; 和田 芳樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主幹研究員 (90343847) ; 坂口 勲 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主幹研究員 (20343866) ; 遊佐 斉 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノスケール物質萌芽ラボ, 主幹研究員 (10343865) ; 安達 裕 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主任研究員 (30354418) ; 菱田 俊一 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, 主席研究員 (40354419) ; 齋藤 紀子 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, 主任研究員 (20354417) ; 大垣 武 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, 研究員 (80408731) ; 石岡 邦江 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ計測センター, 主幹研究員 (30343883) ; 北島 正弘 防衛大学校, 大学院・理工学研究科, 教授 (00343830)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 同位体 / フォノン / 酸化物半導体 / 窒化物半導体 / 人工超格子 / 拡散

研究概要

ワイドギャップ化合物半導体である酸化亜鉛(ZnO)、窒化ガリウム(GaN)、窒化アルミニウム(AlN)を対象として、電子状態は同じであるが質量数が異なる同位元素を任意に分布させた人工超格子構造を作製した。作製した超格子構造について、同位元素の変調ドーピングに伴う格子振動、および、結晶学的、光学的な変化について調査した。さらに、同位元素の質量差を利用した精密な質量分析を実施し、正確な拡散係数の算出、および、薄膜の欠陥構造、微粒子の成長機構の解明に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrogen isotopic effect in Ga15N epifilms grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: YZ Yao, T. Ohgaki, N. Fukata, 他4名
  • 雑誌名: Scripta Mater. 62 ページ: 516-519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of Zn18O/Zn16O isotope heterostructure thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, Y. Adachi, I. Sakaguchi, 他2名
  • 雑誌名: J. Eur. Ceram. Soc. 30 ページ: 423-428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface polarity determination of ZnO spherical particles synthesized via solvothermal route (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, N. Saito, T. Mitate, 他3名
  • 雑誌名: Cryst. Growth & Des. 9 ページ: 5014-5016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen diffusion in zinc-oxide thin films prepared by pulsed-laser deposition (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, Y. Adachi, T. Ohgaki, 他3名
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn. 117 ページ: 666-670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface structure and polarity of GaN/ZnO heterostructure (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Ohgaki
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn. 117 ページ: 475-481
  • 査読あり
• [学会発表] Lattice constants of isotopic natGa15N grown on c-plane sapphire by molecular-beam epitaxy (2009)
  • 著者名/発表者名: YZ. Yao
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics 2009
  • 発表場所: Harbin Institute of Technology, China
  • 年月日: 20090511-20090514
• [学会発表] Defect structure and related characteristics of wurtzite compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Haneda
  • 学会等名: International Conference on Electroceramics 2009
  • 発表場所: University of Delhi, India
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Synthesis of Al14N and Al15N Films by Molecular Beam Epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Ohgaki
  • 学会等名: The 6th Asian Meeting on Electroceramics
  • 発表場所: NIMS and Tsukuba Center for Institutes, Japan
  • 年月日: 20081022-20081024
• [学会発表] Growth and characterization of isotopic natGa15N by molecular-beam epitaxy (2008)
  • 著者名/発表者名: YZ. Yao
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Montreux Music and Convention Center, Switzerland
  • 年月日: 20081006-20081010
• [学会発表] Defect structure of zinc oxide thin films deposited by a pulsed laser deposition method (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Haneda
  • 学会等名: 8th Conference on Solid State Chemistry
  • 発表場所: Comenius University Conference centre, Slovakia
  • 年月日: 20080706-20080711
• [備考] 第26回日韓国際セラミックスセミナーにおいてIsotope symposiumを開催(2009年11月24日,エポカルつくば,つくば市)
• [産業財産権] 無機凝集粒子
  • 発明者名: 齋藤紀子, 松本研司, 北條純一, 稲田幹, 羽田肇
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特許・特願2009-55790