コンビナトリアル手法による強相関磁性薄膜・超格子の高速合成と高速物性評価

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12046233
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 川崎 雅司 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (90211862)
• Keywords: コンビナトリアル手法 / 磁性薄膜 / レーザーMBE / マンガン酸化物 / レーザー基盤加熱 / 一括X線回折装置 / コンポジションスプレッド / 走査型スクイッド顕微鏡

Research Abstract

レーザーMBE法を用いて高品質なマンガン酸化物の超格子薄膜の作製を実現してきた[M.Izumi et all.,Phys.Rev.B61,12817(2000)]。そのレーザーMBE法のなかで重要な要素技術の一つである基板加熱の方法に赤外レーザーによる加熱を採用し、1000℃を超える基板温度を可能にした[M.Lippmaa et al.,Physica C335,196(2000)]。その技術を利用することによって、チタン酸ストロンチウムのホモエピタキシャル薄膜の成長モード制御や高品質な薄膜作製が可能になった[M.Lippmaa et al.,Appl.Phys.Lett.76,2439(2000);M.Lippmaa et al.,J.Electroceramics4,365(2000)]。それと並行して、移動マスク機構を成膜装置に組み込み、パラレルで複数の異なる薄膜試料を高速に作製する方法を開発してきた[T.Ohnishi et al.,投稿中]。また、そのような試料の評価を同じく高速に行うために様々な評価手法の開発を行っている。現在開発済みの装置として、一括X線回折装置がある。これは試料に直線状に集光されるX線の回折をCCDカメラを用いて一挙に取り込む手法で、一度の測定(数分間程度)で異なる位置のX線回折スペクトルが得られる[K.Omote et al.,Proc.SPIE3941,84(2000);M.Ohtani et al.,準備中]。
コンビナトリアルレーザーMBE法を用いて、La_<1-x>Sr_xMnO_3(0≦x≦1))コンポジションスブレッド薄膜を作製し、一括X線回折装置で結晶構造を高速に評価し、走査型スクイッド顕微鏡で高速に磁性相を評価し、赤外顕微分光で高速に金属・絶緑性を評価し、それらの結果から、結晶構造・磁性相・電子相の相図を高速に構築することが可能になった[T.Fukumura et al.,Appl.Phys.Lett.77,3426(2000)]。

Research Products

• [Publications] Y.Matsumoto: "Room-Temperature Ferromagnetism in Transparent Transition Metal-Doped Titanium Dioxide"Science. 291. 854-856 (2001)
• [Publications] X.G.Qui: "Josephson plasma observed in underdoped (110) YBa_2Cu_3O_<7-δ> films"Appl.Phys.Lett.. 78. 506-508 (2001)
• [Publications] Sarin Kumar A.K.: "Fabrication of carrier controlled Y_<1-X>Ca_XBa_2Cu_3O_<7-δ> films on SrTiO_3(100) substrate by Pulsed Laser Deposition"Physica C. 349. 83-88 (2001)
• [Publications] 川崎雅司: "酸化物のコンビナトリアルエピタキシーと新機能"機能材料. 21[1]. 57-62 (2001)
• [Publications] M.Lippmaa: "Growth Mode Mapping of SrTiO_3 Epitaxy"Appl.Phys.Lett.. 76. 2439-2441 (2000)
• [Publications] T.Fukumura: "Rapid construction of phase diagram for doped Mott insulators with a composition-spread approach"Appl.Phys.Lett.. 77. 3426-3428 (2000)
• [Publications] R.M.V.Rao: "Quantum paraelectric La_<1/2>Na_<1/2>TiO_3 films as capacitor dielectrics for temperature and electric field insensitive applications"J.Appl.Phys.. 88. 3756-3758 (2000)
• [Publications] M.Izumi: "La_<1-x>Sr_xMnO_3 superlattices composed of ferromagnetic x=0.4 and antiferromagnetic x=0.55.layers"Phys.Rev.B. 61. 12187-12195 (2000)
• [Publications] M.Lippmaa: "Growth dynamics of oxide thin films at temperature above 1000℃"Physica C. 335. 196-200 (2000)
• [Publications] H.Koinuma: "Concept and Development of Combinatorial Laser MBE for Oxide Electronics"Physica C. 335. 245-250 (2000)
• [Publications] Z.W.Jin: "Combinatorial laser MBE synthesis of 3d ion doped epitaxial ZnO thin films"J.Cryst.Growth. 214/215. 55-58 (2000)
• [Publications] M.Lippmaa: "Dielectric properties of Homoepitaxial SrTiO_3 Thin Films Grown in the Step-Flow Mode"J.Electroceramics. 4. 210-212 (2000)
• [Publications] B.Rodion: "Combinatorial computational chemistry approach to the design of metal oxide electronics materials"SPIE Proc.. 3941. 2-10 (2000)
• [Publications] Y.Matsumoto: "Combinatorial synthesis and high throughput evaluation of doped TiO_2 thin films for the development of photocatalysts"SPIE Proc.. 3941. 19-27 (2000)
• [Publications] K.Omote: "A convergent-beam parallel detection x-ray diffraction system for characterizing combinatorial epitaxial thin films"SPIE Proc.. 3941. 84-91 (2000)
• [Publications] 和泉真: "界面のスピンが新しいデバイスを生み出す"パリティ. 15[3]. 26-29 (2000)
• [Publications] 川崎雅司: "完全エピタキシーを目指した金属酸化物基板の原子レベル表面制御"表面化学. 21. 702-709 (2000)
• [Publications] 川崎雅司: "酸化物の次元制御エピテキシーと新機能デバイス"日本結晶成長学会誌. 27. 203-214 (2000)