エピタキシャル成長単結晶薄膜を用いたチタン酸バリウム半導体化機構の解明

利用外延生长单晶薄膜阐明钛酸钡半导体的机理

基本信息

批准号：
10750490
负责人：
舟窪浩
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、BaTiO_3の半導体化機構をさらに検討するため、BaTiO_3の一部をSrで置換した(Ba,Sr)TiO_3の単結晶薄膜合成と、焼結体ではBaTiO_3と同様の機構での半導体化が指摘されているSrTiO_3薄膜について、Nb添加による半導体化を試みた。まず(Ba,Sr)TiO_3薄膜についてであるが、(100)MgO基板上に合成した薄膜ではSrの置換量の増大に伴って格子定数の減少が確認され、これは従来の報告と一致した。しかしその値はこれまでの焼結体に関する報告値とは一致しなかった。この格子定数の違いは成膜後の冷却時に基板から薄膜にかかる応力を考慮することで説明できた。また、格子定数はTiの含有量によっても大きく変化することが明らかになった。得られた薄膜について誘電率の評価を行ったところ、Ba/(Ba+Sr)が0.6の時に最大値を示した。この結果は焼結体での報告値の0.7と異なっていた。さらに温度依存性を調べた結果、誘電率の最大値がこれまでの報告値より高温になっていることが明らかになった。この結果も薄膜に圧縮応力が掛かっていると考えることで説明できた。一方SrTiO_3薄膜にBaTiO_3薄膜の場合とほぼ同様の方法でNbを添加して半導体化を試みた。しかし、種々のNb含有量およびTi含有量の薄膜を(100)MgO上に作製し、抵抗率を変化させたが、得られた薄膜はすべて絶縁体であり、半導体化した薄膜は得られなかった。また、(100)MgO基板上に作製した薄膜では、BaTiO_3薄膜では得られなかった、格子定数の膜圧依存やTi含有量依存が見られた。さらに結晶完全性もBaTiO_3と比較して劣っていることが明らかになった。今後、他の基板上への作製も行うことで、SrTiO_3薄膜の半導体化も試みていく予定である。

在这项研究中，为了进一步探索BATIO_3的机制，我们试图合成（BA，SR）TIO_3的单个晶体薄膜，其中Batio_3的一部分被SR替换为Batio_3，并通过将NB添加到SRTIO_3薄膜中，以使用Srtio_3薄膜，以示为SINED的机构，将其添加到Srtio_3薄膜中，以示为SINIDER，该机构使用了SINIDER in SINIDER，该机构构成了SINIDER构成。首先，关于（BA，SR）TIO_3薄膜，确认晶格常数会随着（100）MGO底物合成的薄膜中的SR替代量的增加而降低，这与常规报告一致。但是，该值与烧结物体的先前报道值不匹配。晶格常数的这种差异可以通过考虑在膜形成后冷却过程中从底物到薄膜施加的应力来解释。还揭示了晶格常数根据Ti含量显着变化。评估了获得的薄膜的介电常数，当BA/（BA+SR）为0.6时，显示了最大值。该结果与烧结体的报道值0.7不同。此外，研究了温度依赖性，并发现最大介电常数高于先前报道的值。考虑到将压缩应力应用于薄膜，也可以解释该结果。另一方面，将NB添加到SRTIO_3薄膜中，其方式与Batio_3薄膜相似，以形成半导体。但是，尽管在（100）MGO上准备了各种NB和TI含量，但改变了电阻率，所有获得的薄膜都是绝缘子，并且未获得半导体薄膜。此外，在（100）MGO底物制造的薄膜中，观察到晶状体对膜压力和Ti含量的晶格常数依赖性（未用BATIO_3薄膜获得）。此外，据揭示了与Batio_3相比，晶体完整性较低。将来，我们计划尝试通过在其他底物上制造SRTIO_3薄膜为半导体。