2018 Fiscal Year Annual Research Report
Interface engineering of functional oxide heterostructures
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15H02022
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
塚崎 敦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 結晶工学 / 誘電体物性 / 電界効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、多様な性質を持つ酸化物を電子素子などに活用するために、ペロブスカイト構造とLiNbO3構造のスズ酸化物薄膜を用いた新たな界面形成に取り組んできた。今年度は特に、コランダム構造の類縁であるLiNbO3構造とイルメナイト構造の薄膜化に注力するとともに、界面伝導性制御の研究を行った。コランダム構造はAl2O3などで知られているが、酸素サイト位置をそのままに、カチオンサイトに2つの元素種が入る場合にLiNbO3とイルメナイト構造となる。LiNbO3構造はc軸方向の空間反転対称性が破れており強誘電性を示す。一方、イルメナイト構造は反転対称性を保持している。近年、高圧合成法を用いた固体化学分野においてこれら物質の開拓が進んでおり、本研究では、それらの薄膜化と機能化を目指した。Bサイトをスズに固定して、Aサイトのカチオン元素に2価のZn, Mg, とMnを検証したところ、初めての薄膜化に成功した。ZnSnO3は分子線エピタキシー法を用いてLiNbO3基板上に堆積可能なことを報告した。極性制御に向けて、c軸方向の上下2方向(+Zと-Z)の基板で薄膜合成が可能であることも確認した。それらの試料を用いて電界効果トランジスタを作製して、界面伝導特性を評価したところ、明瞭なトランジスタ特性を観測しただけでなく、結晶方位に依存して立ち上がり電圧に約20Vの差を生じることを見出した。この結果は、結晶表面もしくは反転対称性の破れた界面に起因する立ち上がり電圧の新たな制御手法を示唆する結果と言える。また、従来合成例のなかったMgSnO3の薄膜合成にも成功した。パルスレーザー堆積法を駆使することで、MnSnO3の結晶構造をイルメナイト型とLiNbO3型に作り分けられることを見出した。結晶の対称性が合成条件で変化しており、今後、他の酸化物薄膜成長に活用できる重要な知見と言える。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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