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ルチル型遷移金属酸化物のMBE成長とそのデバイス化

金红石型过渡金属氧化物的MBE生长及其器件开发

基本信息

批准号：
15760496
负责人：
柳原英人
金额：
$ 2.37万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

MBE装置を用いてルチル型遷移金属酸化物薄膜の成長を目的とした実験を行った.ルチル型遷移金属酸化物の中でも室温で金属強磁性を示す事で知られるCrO_2単結晶膜をMBEで成長させることを第一の目標とした.遷移金属酸化物はその価数によって様々な化合物が存在し,Crの場合には3価が安定であるため,単純な酸化法ではCr_2O_3が成長する,Cr^<4+>として安定化して成長させるためにまず,酸化源としてオゾンを選んだ.まず初年度にはオゾン純化装置を開発し純度90%以上のオゾンビームをMBE装置内に導入できるようにした.またRHEED像の観察システムを開発し,オゾンビーム中での薄膜成長をRHEEDを用いてリアルタイムに測定ができるようになった.CrO_2単結晶膜のMBE成長については,ルチル(TiO_2(100))単結晶を基板として,純オゾン中でのMBE成長を試みた.基板温度を室温から500℃まで様々に変化させ,オゾン分圧を,×10^<-4>〜×10^<-6> Torrと変化させて成長条件の探索を行ったがいずれのオゾン圧においても150℃以下ではアモルファスに,それ以上の温度では,Cr_2O_3(100)が成長した.このことからCr^<4+>の成長には高い酸化力を持つ酸化源(オゾン)のみでは十分でなく,比較的高い圧力下での成長が不可欠であると考えられる.本課題の遂行過程において開発,改良したMBE装置を用いて,いくつか副産的な成果もあった.一つ目は,RHEED装置の改良の結果,格子不整合の大きな金属多層膜において,その格子歪みが膜成長とともに緩和していく様子を定量的に観察することが可能となり,Co/Rh超格子の格子歪みと磁気異方性の関係を定量的に理解することに成功した.また二つ目の成果としてMgO(001)を基板としてオゾン中でFe酸化物を成長させるとγFe203エピタキシャル膜が得られるという発見である.この成果は今後様々な方向に展開する可能性がある.

The MBE device is used for the purpose of growth of the MBE device and the growth of the MBE device. The strong magnetism of metals at room temperature is shown in the figure and the crystallized film of CrO_2 is grown. The first target is the acidification of migrated metals. The number of substances is the same as the number of compounds. The presence of the compound is the presence of the compound. The situation of Cr is the stability of the compound.がgrowing する, Cr^<4+> として stabilization して growth させるためにまず, acidification source としてオゾンを选んだ.まずFirst year にはオThe ゾン purification device is opened and the purity is more than 90%. The RHEED image is introduced into the MBE device. The RHEED image is inspectedシステムを开発し, オゾンビーム中での Film Growth をRHEE Dをmeasured with いてリアルタイムにができるようになった.Cr O_2 single crystal film のMBE growth については, ルチル(TiO_2(100)) single crystal を substrate として, pure オゾン中でのMBE The growth test is done. The substrate temperature is room temperature and the temperature is 500℃. Torrと変化させてExploration of growth conditionsの行ったがいずれのオゾン圧においてもではアモルファスに below 150℃ , no temperature above 100, no growth of Cr_2O_3 (100), no growth of Cr^<4+>, no growth of high acidification The acidification source (オゾン) of the force is maintained and the acidification source (オゾン) is very strong. The comparatively high pressure can cause the growth of the acidification source (オゾン). This lesson The implementation process of the problem was solved, the improved MBE device was used, and the by-product results were achieved. 一つ目は, RHEE The result of the improvement of the D device, the lattice non-conformity of the large metal multilayer film, the lattice distortion of the film growth, and the relaxation of the lattice distortion It is possible to understand the relationship between Co/Rh superlattice and magnetic anisotropy. The result of the success of the project is the growth of the Fe acid compound in the substrate MgO (001). Fe203 エピタキシャル片がgets られるという発见である. The results are possible in the future and the direction of development is するがある.