研究課題
大型単結晶の育成に成功しているInGaO3(ZnO)n (n = 1, 2, 3)を用いて輸送特性の測定を行い、これらの電気伝導の異方性を明らかにした。as-grown試料の同等程度のキャリア密度帯ではIGZO-13の異方性が最も大きく(in-plane/out-of-plane ~ 400程度)、IGZO-12が最も小さくなった(10程度)。これは、c軸方向のZnOが増えIn-In間の距離が増大すると伝導異方性が増大するという予想と反している。しかし、キャリア密度を減少させた場合、IGZO-12の伝導異方性は急激に増えIGZO-11よりも増大した。この結果より、予想通り伝導異方性はIn-In間の距離に依存しており、これは主として伝導を担うカチオンはInであることを示している。異方性の値が典型的な絶縁層を持つ銅酸化物超伝導体の低ドープ物質と比べて小さいことから、絶縁層はなく他のカチオンの伝導への貢献も考えられる。またIGZO-14の大型単結晶の育成のために、高出力を出せるFZ炉の整備を進め高圧雰囲気下における単結晶育成を行った。これまでに成功してるIZO-13の単結晶育成を参考にして様々な工夫をしたが、現在までに非常にわずかなIGZO-13およびIGZO-15の相が混じり単相化ができていない。マシンタイムの短縮及び精度向上のため性能指数ZTの算出が可能な測定装置を用いて、ゼーベック係数、熱伝導率、電気抵抗率を同時を行ったZTを導出し、IGZO-11およびIGZO13の熱電物性を明らかにした。また詳細な酸素アニール効果を行い、電気伝導度の測定および光学特性から、アニールに伴うギャップや電気伝導度の変化を明らかにした。
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