2019 Fiscal Year Annual Research Report
高い表面原子密度を有し点欠陥密度を極少化した精緻なステップテラス構造の構築
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17H03378
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山本 剛久 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20220478)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面 / 原子構造 / STEM / TEM / EELS / チタン酸ストロンチウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
適切な熱処理を施した酸化物結晶表面には、原子レベルで平坦なテラスと単位格子高さのステップで構成されるステップテラス構造（ST構造）が現れる。このST構造最表面における僅かな原子空孔密度の違いが、ST構造上へ成長させる薄膜結晶の結晶品質を大きく左右する。本課題絵は、ST基板表面における原子密度をできるだけ高く保つことができるST形成法についての基礎的な知見を得ることを目的として取り組んできた。
最終年度は、前年度に引き続き、表面原子密度を高くすることができる手法として、電子/正孔の中立点近傍の酸素分圧下での熱処理、および、超純水によるエッチングを実施した。まず、電子/正孔の中立点近傍の熱処理においては、制御できる炉温と炉内雰囲気との整合性が芳しくなく、結果として中立点近傍の雰囲気で処理を行うことが困難であった。その結果、最表面においては、従来同程度と思われる原子密度であった。この点については、さらに炉内環境の構築などの手立てを行う必要がある。
一方、超純水処理の基板については少なくとも熱処理により調整を行った基板表面よりも高い原子密度を実現できた。例えば、SrTiO3を例にとると、一般的な熱処理法では表面が還元状態となるため（電子生成領域の条件）、最表面のTiイオンの価数は3価となる。この状態ではそのチャージを保証するために生成した酸素空孔が存在し、その量だけ原子密度が低下していることとなる。超純水処理では、単純に最表面部を削り落とすことに相当するため、上述したような酸素空孔の不必要な生成を抑制させることができる。この結果、最表面部においても安定的に4価のTiが存在していることを実験的に再確認できた。これ以外にも、Al2O3、LaAlO3などの酸化物において表面処理を行えた。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(3 results)
