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酸化物極薄膜の構造歪み、及び物性評価

超薄氧化膜的结构畸变及物性评价

基本信息

批准号：
09J01464
负责人：
河合正徳
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、酸化物単結晶薄膜の格子歪みを制御し、歪みが薄膜の物性に与える影響を調べることである。そのためには、酸化物単結晶薄膜を下部及び上部電極薄膜で挟んだキャハシタ構造"を作製し、物性評価を行う必要がある。今年度は、リーク電流の少ないキャパシタ(以下、低リークキャパシタ)の作製技術確立を目標とし、下部電極材料の検討及び成長制御を行った。下部電極には、Ptなどの白金系金属または導電性酸化物が用いられる。前者を用いれば低リーク化が期待できるが、単結晶薄膜の形で得られないという問題があった。本研究では、SrTiO_3(100)基板上に、同じ格子サイズをもつPt-Ir合金(Pt_<0.8>Ir_<0.2>)を成長させるという画期的な手法で、白金系金属の下部電極を単結晶薄膜の形で得ることに成功した。さらに、このPt-Ir合金単結晶薄膜の電極としての機能性を確かめるため、電極上に単純な構造を持つ絶縁体酸化物であるNiOの単結晶薄膜および上部Pt電極を成長させその電気特性を評価した結果、このキャパシタが十分に低リークであり、Pt-Ir合金単結晶薄膜が電極として十分に機能することを実証した。白金系の金属電極を用いた"単結晶薄膜キャパシタ"の作製例は本研究が初めてであり、この系の物性評価の結果得られた多くの新知見は高く評価され、非常に多くの注目を集めている。これに関する結果をまとめた2報の論文は、共にApplied Physics Lettersに掲載された。また、本研究では新規機能性酸化物の探索も行った。FeやNiイオンを含むペロブスカイト型酸化物を還元剤CaH2を用いて300℃以下の低温で還元すると、結晶の骨格構造を保ったまま酸素イオンのみが引き抜かれ無限層構造へと変化する。この構造は高温超伝導を示す銅酸化物に見られることから、FeやNiを含む系の物性も非常に注目されている。しかしながら、還元過程における酸素イオン拡散のメカニズムが未解明であり、物性解明はおろか構造変化の制御すら困難であった。本研究では、Fe及びNi酸化物の低温還元過程における構造変化を、単結晶エピタキシャル薄膜を用いて評価することに初めて成功し、低温還元における構造変化に関する重要な知見を得た。これらの結果はNature Chemistryを始めとする各種雑誌に掲載された。

The purpose of this study is to control the lattice distortion of acid crystalline thin films, and to adjust the influence of lattice distortion on the physical properties of thin films. For example, the preparation and evaluation of the crystalline thin film of the acid compound on the lower and upper electrode layers are necessary. This year, the production technology of the lower electrode material is established, and the lower electrode material is discussed. The lower electrode is made of platinum metal and conductive acid. The former is used for low temperature and low temperature, and the former is used for high temperature and low temperature. In this study, we successfully obtained the crystalline thin films of platinum based metals on SrTiO3 (100) substrates <0.8><0.2>with the same lattice structure. In addition, the Pt-Ir alloy single crystal thin film electrode and its functional properties were confirmed. The pure structure on the electrode and the insulating material were evaluated. The NiO single crystal thin film and the Pt electrode on the upper part were evaluated. The results showed that the Pt-Ir alloy single crystal thin film electrode and its functional properties were confirmed. The preparation of platinum-based metal electrode with "single crystal thin film" was studied in this paper, and the results of physical properties evaluation of platinum-based metal electrode were obtained. The results of this study were published in Applied Physics Letters. This study explored new functional acidifiers. Fe, Ni, Cu, Cu, This structure is very important for high temperature superconductivity, copper oxides, Fe and Ni containing systems. It is difficult to solve the problem of structural transformation in the process of reduction. In this study, we obtained important insights into the structural transformation of Fe, Ni and Ni oxides during their low temperature reduction, including their initial success and low temperature reduction. The results of Nature Chemistry are published in various languages.