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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10750490/
• 关键词: チタン酸バリウム; チタン酸ストロンチウム; 半導体; 単結晶; 薄膜

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。

In this study, the semiconductorization mechanism of BaTiO_3 was investigated. Some Sr-substituted BaTiO_3 thin films were synthesized and sintered. The semiconductorization mechanism of SrTiO_3 thin films was investigated by Nb addition. The increase of Sr substitution in (Ba,Sr)TiO_3 thin films synthesized on (100)MgO substrates was confirmed by the decrease of lattice size. The report on the sintered body is consistent with the report on the sintered body. The number of lattice elements is determined by considering the stress of the substrate during cooling after film formation. The content of Ti is determined by the lattice number. The maximum value of Ba/(Ba+Sr) is 0.6 when the dielectric constant is evaluated. The result is a reported value of 0.7 for sintered bodies. The temperature dependence is adjusted to the maximum value of the induced current. The result is that the film pressure is reduced and the film pressure is reduced. In the case of a SrTiO_3 thin film and a BaTiO_3 thin film, Nb can be added to the semiconductor by the same method. The content of Nb and Ti in the thin film is (100). The resistivity of the thin film is changed. BaTiO_3 thin films prepared on (100)MgO substrates are dependent on the lattice number and Ti content of the films. BaTiO_3 is crystalline and perfect. In the future, the fabrication process of SrTiO_3 thin films on other substrates will be determined.

项目成果

D.Nagano et al: "Comparison of Electrical Properties between the Semiconductive BaTiO_3 and SrTiO_3 Thin Films Prepared by MOCVD"発表予定.

D.Nagano 等人：“通过 MOCVD 制备的半导体 BaTiO_3 和 SrTiO_3 薄膜的电性能比较”即将发表。

Hiroshi Funakubo et al: "Deposition Conditions of SrTiO_3 on Various Substrates by CVD and Their Dielectric Properties." Thin Solid Films. 334. 71-76 (1998)

Hiroshi Funakubo 等人：“通过 CVD 在各种基底上沉积 SrTiO_3 的条件及其介电性能”。

H.Funakubo et al.: "Crystal Structure and Dielectric Property of Epitaxially Grown (Ba,Sr)TiO_3 Thin Film Preparedby Metal Organoc Chemical Vapor Deposition"J. Mater. Res.. 13. 3512-3518 (1998)

H.Funakubo等：“金属有机化学气相沉积外延生长(Ba,Sr)TiO_3薄膜的晶体结构和介电性能”。

Daisuke Nagano et al: "Comparison of Electrical Properties between the Semiconductive BaTiO_3 and SrTiO_3 Thin Films Prepared by MOCVD." (発表予定).

Daisuke Nagano 等人：“MOCVD 制备的半导体 BaTiO_3 和 SrTiO_3 薄膜的电性能比较”（待提交）。

D.Nagano et al: "Electrical Propeties and Crystal Structure of Semiconductive Nb-doped BaTiO_3 Thin Film Prepaed by MOCVD"Key Eng. Mater.. 157-158. 167-174 (1999)

D.Nagano 等：“MOCVD 制备的半导体 Nb 掺杂 BaTiO_3 薄膜的电学性质和晶体结构”Key Eng。