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金属一酸化物界面は、Si-MOSにおけるhigh-k誘電体-ゲート電極界面、強誘電体メモリーなどさまざまな電子デバイスにとって、その性能を決定付ける重要なファクターである。先に、アルミナ-金属界面において、膜作製プロセスを制御することによりエピタキシャルアルミナ膜とアモルファスアルミナ膜を作り分け、その違いが界面ポテンシャルに与える影響を明らかにしてきた。その過程で、界面一原子層の厚みおける酸化膜と金属の間の結合状態が、電気的特性に決定的な影響を与えているとの考えるに至った。
本研究では、熱力学的考察に基づき界面形成プロセスを制御することで、界面の一原子層(界面終端原子)の種類を自在に制御した系を実験的に作製し、そのショットキーバリア高さを測定して、界面終端原子の種類とショットキーバリア高さとを関連付け、ショットキーバリアの高い系やオーミックコンタクトの系を自在に設計する指針を得ることを目的とする。
昨年度、アルミナー銅、アルミナーニッケル界面において、界面終端原子がアルミ原子、酸素原子それぞれになるようなプロセスを設計し、実際に実験的に界面を形成してその界面を計測したところ、界面終端原子が設計どおりになっていることを立証した。本年度は、コバルトとアルミナとの界面、プラチナと酸化亜鉛との界面についても熱力学的パラメーターから界面終端原子を設計し、界面終端原子の種類をin-situ光電子分光法により観測したところ、設計どおりの界面が形成できていることを立証した。
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