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2022 年度 実績報告書

層状金属/半導体結晶界面で実現するIoT向け耐環境エレクトロニクス

研究課題

研究課題/領域番号 20H02611
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

原田 尚之  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (90609942)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード薄膜 / 界面 / スパッタリング / 酸化物 / 半導体
研究実績の概要

今年度は、RFスパッタリング法を用いてPdCoO2薄膜を作製する方法を確立した。従来のパルスレーザー堆積法を用いた薄膜成長に比べ、スケールアップに適しており、PdCoO2をはじめとするデラフォサイト型の層状金属をデバイス等に応用する上で重要な成果と考えている。この成果について、特許申請と論文発表を行った。RFスパッタリング法でサファイヤ基板上に作製した薄膜の結晶構造をX線回折法で調べたところ、サファイヤc面上にc軸配向したPdCoO2薄膜が作製できていることが分かった。より詳細に結晶構造を調べるために、走査透過電子顕微鏡を用いて薄膜の構造を調べた。走査透過電子顕微鏡像のコントラストから、PdCoO2薄膜とサファイヤ基板の界面では、CoO2層が初期層として優先的に成長し、c軸配向した高品質なPdCoO2薄膜が作製できていることが分かった。スパッタリングに用いたターゲットには、焼結時に生成された微量の金属パラジウムが不純物として存在する。PdCoO2薄膜を走査透過電子顕微鏡で詳細に調べたところ、ターゲットの不純物である金属パラジウム由来と思われる、PdOx相が薄膜中に観測された。薄膜中の不純物を低減するには、ターゲットの焼結法を改良する必要がある。PdCoO2薄膜の電気抵抗を調べたところ、0.3 Kの低温まで金属的な電気伝導性を示した。現状の薄膜では結晶中に双晶境界が存在し、低温での電気抵抗を上昇させる原因になっていると思われる。今後、双晶を抑制する方法を検討する必要がある。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Sputter-grown c-axis-oriented PdCoO2 thin films2023

    • 著者名/発表者名
      T. Harada , T. Nagai , M. Oishi , Y. Masahiro
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 133 ページ: 085302

    • DOI

      10.1063/5.0136749

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of robust two-dimensional bulk states with suppressed surface state on epitaxial PdCoO2 thin films with bipolar surfaces2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Kawamoto , Anjana Krishnadas , Chia-Hsiu Hsu , Markel Pardo-Almanza , Yuita Fujisawa , Guoqing Chang , Takayuki Harada , Yoshinori Okada
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 7 ページ: 024001

    • DOI

      10.1103/PhysRevMaterials.7.024001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface and interface properties of quasi-two-dimensional metallic oxides2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Harada
    • 雑誌名

      JSAP Review

      巻: 2022 ページ: 220303

    • DOI

      10.11470/jsaprev.220303

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 擬2次元金属酸化物の表面・界面を利用した電子・磁気機能の開拓2022

    • 著者名/発表者名
      原田 尚之
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 91 ページ: 406-410

    • DOI

      10.11470/oubutsu.91.7_406

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metallic delafossite thin films for unique device applications2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Harada, Yoshinori Okada
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 10 ページ: 070902

    • DOI

      10.1063/5.0097269

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Polar interfaces of a high-conductivity layered oxide PdCoO2 and wide-bandgap semiconductors2022

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Harada
    • 学会等名
      9th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] パラジウムコバルト酸化物薄膜、デラフォサイト型酸化物薄膜、デラフォ サイト型酸化物薄膜を有するショットキー電極、パラジウムコバルト酸化物薄膜の製造方 法及びデラフォサイト型酸化物薄膜の製造方法2022

    • 発明者名
      原田 尚之 , 政広 泰
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構、田中貴金属工業株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2022-111428

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公開日: 2023-12-25  

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