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酸化亜鉛pn接合を活性層とする共鳴共振器型デバイスの開発研究

以氧化锌p-n结为有源层的谐振谐振器型器件的研发

基本信息

批准号：
06J04929
负责人：
塚崎敦
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J04929/
关键词：
酸化物量子サイズ効果薄膜成長 Hall効果ヘテロ構造

项目摘要

研究課題の共鳴共振器型デバイスを作製するためには、酸化亜鉛(ZnO)とマグネシウム添加酸化亜鉛((Mg, Zn)O)を含むヘテロ界面の成長制御性を高め、その界面の持つ特性を知る必要がある。初年度として、ZnO/(Mg, Zn)Oヘテロ界面における伝導機構について詳細に検討した。パルスレーザ堆積法を用いて積層構造を作製し、フォトリソグラフィーとイオンミリングを用いて、Hall-bar形状に加工した。Hall効果の温度依存性を測定したところ、高い移動度(5000cm^2/Vs(1K))が観測され、2次元電子ガスが界面に生成されていることが示唆された。試料を45mKまで冷却してRxxとRxyを測定すると、シュブニコフドハース振動と量子ホール効果の観測に成功した。2次元電子ガスが界面に誘起される原因を、自発分極量とピエゾ電界の寄与を受けた界面のシートチャージによるもの、と説明した。一方で、シュブニコフドハース振動の周期が特異な振る舞いをしており、スピン分裂などの機構を考慮する必要があった点については、今後も検討を行う必要がある。界面における特異な電子状態が縦型デバイスの動作に影響を与えることが懸念されるためである。この結果は酸化物ヘテロ界面における初めての量子ホール効果としてScience誌に掲載された。次に、ZnO/(Mg, Zn)O積層構造における光誘起キャリアの振る舞いを検討した。4Kで波長266nmのレーザを1秒間照射することで、シート抵抗が約3MΩから2kΩへと約3桁の抵抗減少が観測された。光照射後、暗状態で30分保持したところ、永続的光伝導であることが確認された。次に、温度を上昇させる過程でのシート抵抗の温度依存性において金属的な特性を観測した。Hall効果測定によって、この抵抗減少が電子濃度の大幅な増大ではなく、移動度の上昇によって引き起こされていることがわかった。この結果を考えると、光誘起された電子が界面に徐々に蓄積され、イオン化不純物散乱が遮蔽されていると想定される。400Kで5分程度保持すると、シート抵抗は暗状態での初期値に回復し、温度依存性においても絶縁体的な挙動を示した。この結果は、Applied Physics Lettersに投稿予定である。

The research topic is to improve the growth control of the interface containing ZnO and (Mg, Zn)O, and to understand the retention characteristics of the interface. In the early years, ZnO/(Mg, Zn)O interface was investigated in detail. In the process of stacking, the layer structure is processed in the shape of Hall-bar. The temperature dependence of Hall effect was measured. The high mobility (5000 cm^2/Vs(1K)) was measured. The interface of two-dimensional electron was generated. The sample was cooled to 45mK and the measurement of Rxx and Rxy was successful. 2-D electronic interface induced by the reason, the amount of self-generated electricity and the interface induced by the explanation The period of vibration in one direction is different from that in the other direction. It is necessary to consider the mechanism of vibration in the future. The interface is a special electronic state. The results of this research are published in Science. Second, ZnO/(Mg, Zn)O multilayer structure is discussed in this paper. 4 K wavelength of 266nm and 1 second irradiation time, the resistance is about 3M Ω, the resistance is about 3 K Ω, the resistance is about 3 K Ω, the resistance is about 3 K Ω. After light irradiation, the dark state is maintained for 30 minutes, and the light conduction is confirmed forever. The temperature dependence of the resistance of the metal during the process of temperature rise is measured. Hall measurement results show that the electron concentration increases greatly due to the decrease of electron resistance, and the electron mobility increases due to the decrease of electron resistance. The result is that electrons are induced by light and accumulated at the interface, and impurities are scattered and hidden. 400K for 5 minutes to maintain the temperature, temperature resistance, initial recovery, temperature dependence, and temperature stability. The result is: Applied Physics Letters.