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2023 年度 実績報告書

量子ビット応用に向けた酸化物半導体における暗励起子スピン流の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K14292
研究機関九州大学

研究代表者

山下 尚人  九州大学, システム情報科学研究院, 助教 (50929669)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
キーワード酸化物半導体 / 垂直磁気異方性 / 反応性スパッタリング
研究実績の概要

量子ビット応用が期待される暗励起子によるスピン流の生成を目指し、磁性酸化物薄膜の強磁性転移温度および成膜プロセスのその場測定を行った。
暗励起子の生成のため、スピン偏極キャリアを生成することが必要となる。そこで、スピン偏極キャリアのソースとなる磁性酸化物の研究に注力した。研究期間全体を通じて、磁性酸化物の磁気特性および光学特性の基礎研究に取り組み、国際共同研究を推進した。
強磁性酸化物半導体の候補材料であるコバルトドープ酸化亜鉛(ZnCoO)において、微視的構造の変化による磁気特性への影響を精緻に研究した。従来、定性的な議論にとどまっていた構造の評価において、新たに定量的な解析方法を提案した(論文投稿中)。新たにオンアクシススパッタリング装置を用いて成膜中のモニタリング技術を開発した。スパッタリング成膜では、薄膜の化学組成がターゲットの組成からずれることが知られている。また、酸化物の成膜においては高エネルギーの負イオンが膜に照射されるため、所望の組成および構造の薄膜を作製することが難しく、大きな垂直磁気異方性を持つツリウム鉄ガーネット(TmIG)が作製されていなかった。本研究では、組成ずれの要因である角度依存性を解明し、化学組成をずらしたターゲットを用い、世界で初めてオンアクシススパッタリングによりTmIGの作製に成功した。本研究により国際共同論文を発表した。さらに、プラズマ発光分光法を用いて成膜プロセスのその場測定を行い、薄膜形成プロセスにおける制御パラメーターの検討を行った(論文投稿準備中)。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of Leeds(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Leeds
  • [雑誌論文] On-axis sputtering fabrication of Tm3Fe5O12 film with perpendicular magnetic anisotropy2024

    • 著者名/発表者名
      Agusutrisno Marlis Nurut、Marrows Christopher H.、Kamataki Kunihiro、Okumura Takamasa、Itagaki Naho、Koga Kazunori、Shiratani Masaharu、Yamashita Naoto
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 788 ページ: 140176~140176

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2023.140176

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Control of inhomogeneity and magnetic properties of ZnO:Co films grown by magnetron sputtering using nitrogen2023

    • 著者名/発表者名
      Agusutrisno M.N.、Narishige Ryota、Kamataki Kunihiro、Okumura Takamasa、Itagaki Naho、Koga Kazunori、Shiratani Masaharu、Yamashita Naoto
    • 雑誌名

      Materials Science in Semiconductor Processing

      巻: 162 ページ: 107503~107503

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2023.107503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of insoluble atoms in the formation of a three-dimensional buffer layer in inverted Stranski?Krastanov mode2023

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Naoto、Mitsuishi Ryo、Nakamura Yuta、Takeda Keigo、Hori Masaru、Kamataki Kunihiro、Okumura Takamasa、Koga Kazunori、Shiratani Masaharu
    • 雑誌名

      Journal of Materials Research

      巻: 38 ページ: 1178~1185

    • DOI

      10.1557/s43578-022-00886-7

    • 査読あり
  • [学会発表] Stability of insulative perovskite YBiO3 film grown on BaBiO3 buffer layer2024

    • 著者名/発表者名
      Naoto Yamashita, Phillipa Shepley, Nathan Fox, Joel Burton, Joshua Freeman, Satoshi Sasaki
    • 学会等名
      The 71st JSAP Spring Meeting 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of The Coercivity and Blocking Temperature of Co doped ZnO films by RF sputtering Using Nitrogen2023

    • 著者名/発表者名
      M. N. Agusutrisno, K. Kamataki, T. Okumura, N. Itagaki, K. Koga, M. Shiratani, N. Yamashita
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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