構造転移の有無を制御する新規なエピタキシー効果による金属窒化物薄膜の物性制御

使用控制结构转变存在或不存在的新型外延效应来控制金属氮化物薄膜的物理性质

• 批准号: 19655076
• 负责人: 犬丸 啓
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19655076/
• 关键词: MBE,エピタキシャル; 強相関電子系; セラミックス; 結晶成長; 超伝導材料・素子; 超伝導; 薄膜; 応力; MBE; エピタキシャル; 相転移; 窒化物

本年度は,ReNx系も含め窒化物系の総括をおこなうとともに,エピタキシーによる物性制御をねらう本研究の基点となったCrNに立ち返って検討を行った.以前のPLDによる薄膜成長とは別に電子ビーム加熱と窒素ラジカル照射を組み合わせたMBEによるCrN薄膜の合成を行った.MgO(001)およびα一Al_2O_3(001)にそれぞれCrN(001), CrN(111)配向膜が成長した.X線回折逆格子マッピングおよび煽り角を用いた非対称反射の測定から求めた格子定数から,CrN(001)薄膜ではミスフィット転移により格子が完全に緩和していること,CrN(111)薄膜でもαが90度に極めて近くほとんど歪みのない膜であることがわかった.これらの薄膜の電気伝導度測定では,これらMBEによる薄膜では反強磁性転移にともなう異常点がみられた.一方,PLDによるCrN(111)薄膜はα=89.3度と応力によるとおもわれる歪みが生じており,転移も消失している.基板の束縛の効果とともに,反強磁性によりバルクで生じる構造歪みとは異なる方向への応力が転移の消失に関与している可能性がある.CrN(111)膜のX線逆格子マップには鋭いCrystal Truncation Rodが観測されており,この薄膜はlateral correlation lengthが十分に広い部分を含んでいることを示唆する.この結果の差異は本質的な問題を含んでおり,詳細な検討をすべき重要な問題である.基板と薄膜の相互作用による磁性・構造転移の制御という意味で階層化した構造による重要な機能発現と考えられるので,進行中の課題(20350095)でさらに解析を進める計画である.以上,本研究により,基板のエピタキシー効果による顕著な物性変化を示す系の物性科学において基礎的かつ重要な端緒をつかむことができ,今後の研究展開につなげることができた.

This year, the ReNx system includes a comprehensive study of the physical properties of the CrN system. CrN thin films were synthesized by electron beam heating and MBE irradiation.MgO(001)-Al_2O_3(001) was synthesized by CrN(001)-CrN(111) alignment film growth. X-ray diffraction was used to determine the non-symmetric reflection. CrN(001) thin film Measurement of electrical conductivity of the thin films: antiferromagnetic shift of the thin films: anomalous point On the other hand,PLD is a CrN(111) thin film with α=89.3 ° C. The binding effect of the substrate is different from that of the antiferromagnetic film. The X-ray inverse lattice of CrN(111) film is sharp, and the lateral correlation length of the film is very large. The difference between the results and the nature of the problem is included, and the important problem is discussed in detail. The interaction between substrate and thin film is related to magnetic properties and structural shift. It means hierarchical structure, important function discovery and investigation. Project (20350095) is in progress. As mentioned above, this study is aimed at showing the fundamental importance of physical property science in the development of substrate properties, and will be carried out in the future.

项目成果

Interstitial binary nitride ReNx phases prepared by pulsed laser deposition : Structure and superconductivity dependence on nitrogen stoichiometry

脉冲激光沉积制备的间隙二元氮化物ReNx相：结构和超导性对氮化学计量的依赖性

• 发表时间: 2009
• 期刊: J.Alloys Compd 486
• 作者: M.Fuchigami;K.Inumaru;S.Yamanaka
• 通讯作者: S.Yamanaka

PLD法で合成した侵入型窒化物薄膜の構造と超伝導

PLD法合成间隙氮化物薄膜的结构与超导性能

• 发表时间: 2008
• 作者: 犬丸啓;小山邦彦・宮田創・和泉怜志・山本剛史・山中昭司;宮田 創;犬丸 啓;宮田 創;淵上 雅世
• 通讯作者: 淵上 雅世

Ferromagnetic CrxTi1−xN solid solution nitride thin films grown by pulsed laser deposition and their magnetoresistance

• DOI: 10.1063/1.2776853
• 发表时间: 2007-10
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: K. Inumaru;Kunihiko Koyama;Y. Miyaki;Kazuma Tanaka;S. Yamanaka

Control of the structural transition at the Neel point of CrN epitaxial thin films using epitaxial growth

利用外延生长控制 CrN 外延薄膜 Neel 点的结构转变

• 发表时间: 2009
• 作者: 犬丸啓;小山邦彦;和泉怜志;山中昭司
• 通讯作者: 山中昭司

Magnetoresistance of ferromagnetic Cr x Ti 1-x N solid solution nitride

• DOI: 10.1103/physrevb.78.052406
• 发表时间: 2008-08
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Inumaru;Y. Miyaki;Kazuma Tanaka;Kunihiko Koyama;S. Yamanaka