【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16K04966 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

in-situ XRD / 結晶化 / 不純物添加 / 界面 / 薄膜 / In-situ XRD / 結晶成長 / 先端機能デバイス / 計算物理 / 半導体物性 / 物性実験

【研究成果の概要】

アモルファスIGZO, IGO, In2O3薄膜の結晶化機構をIn-situ XRDと高分解能TEMによって解明した。10％程度のSnやGaの添加ではIn2O3本来の結晶構造であるビックスバイトに結晶化するが、Zn添加やZn, Gaの供添加の場合はアモルファス構造から層状構造であるホモロガスIZO, IGZO構造になった。TEMによる詳細な構造解析と放射光を利用したin-situ XRDの測定により、アモルファス In2O3薄膜の結晶化過程とその配向、並びに不純物Sn, Ga、Znの添加の影響を調べ、結晶化の活性化エネルギーの変化を定量的に解析しAvramiの式を用いて解釈した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-10-21 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】26286048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シリセン / ゲルマネン / グラフェン / ヘキサゴナル窒化ホウ素 / 銀 / 走査トンネル顕微鏡 / ヘキサゴナルボロンナイトライド / 表面・界面物性 / ナノ材料 / 物性実験 / 結晶成長

【研究成果の概要】

シリセンやゲルマネンなどのIV族単原子層物質は、基板へのエピタキシャル成長によってのみ形成可能である。しかしシリセン成長基板として使われるAg(111)表面ではシリコン原子と銀原子の交換を伴う複雑な過程により成長が進行すること、および銀基板との強い電子相互作用のため、成長したシリセンのDirac電子状態が破壊されてしまうことが明らかになった。こうした問題を解決するためには、電子相互作用の小さな成長基板を探索することが重要である。これに関して、グラフェンを基板に用いた場合の検証、およびシリコン基板上に直接hBNを形成してこれを基板に用いる可能性の検討を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】26287050 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超偏極３HeーMRI / ３He/4He希釈冷凍機 / 強制偏極法 / 無冷媒３He/4He希釈冷凍機 / 高速融解法 / 無冷媒希釈冷凍機 / ポメランチュク冷却 / 常温超偏極３Heガス / 常温冷媒ガス循環系 / 磁気結合型ロータリポンプ / ５９Coゼロ磁場NMR / 実験核物理 / 低温物性 / 極低温物理学 / 強制核偏極法 / 核スピンイメージング / 原子・分子物理学 / 結晶成長 / 低温物理 / 物性実験 / 国際情報交換（蘭、仏）

【研究成果の概要】

本研究の最終ゴールは、３He/4He希釈冷凍機（DRS2500)とポメランチュク冷却による極低温（T～10 mK)と高磁場（B～17 T)を使った強制偏極法及び高速融解法によって高偏極した常温超偏極３Heガスを生成し、核磁気イメージング（MRI)の高感度造影剤とすることをである。
本研究を進めていく上で、DRS2500冷凍機は最終段階で使い、ポメランチュク冷却を始めとする様々な予備実験は、操作が簡単で液体ヘリウムが不要な無冷媒３He/4He希釈冷凍機（Kobe10μ)で行うこととした。しかし、Kobe10μの冷媒ガス(3He,4He)循環系に深刻な問題が発生し修復に多大の時間を要した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】物性Ⅱ

【研究領域課題番号】26287074 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

量子固体 / 超流動 / トライボロジー / 摩擦 / 接触角 / 濡れ / Cassie-Baxter state / 結晶成長 / Cassie-Baxter状態 / 物性実験

【研究成果の概要】

圧電素子で基板を左右へ非対称なずれ振動させることにより、動摩擦と静摩擦の差を利用して、超流動4He中に水平に配した基板上の4He結晶を水平方向に駆動することに初めて成功した。観測された4He結晶の運動は、通常物質の運動と大きく異なり、高速で超流動体から結晶成長する4He結晶の量子性が関わった新しいタイプの駆動様式によるものであった。
また超流動液体中の4He結晶の濡れ性の制御が、基板の粗面化により可能であることを実証した。これにより、結晶においても、基板表面に液体が浸潤するCassie-Baxter状態がありえることが示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】21360150 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

強誘電体 / 強磁性体 / マルチフェロイック / 薄膜 / レーザアブレーション / 磁場 / 強誘電性 / 強磁性 / 物性実験 / 電子・電気材料 / 結晶成長 / 磁性 / 誘電物性

【研究成果の概要】

マルチッフェロイックBiFeO_3は室温で大きな誘電ヒステリシス持つが、反強磁性のため磁化ヒステリシスは小さく、磁気電気効果も非常に小さい。そこで、BiFeO_3やFeを金属Mで置換したBiFe_<1-x> M_xO_3を磁場印加してレーザアブレーションにより薄膜化したり、磁場下での熱処理により、強誘電性を保ちつつ、異種元素のスピンを反平行整列、欠陥生成や微小組織構造により、磁性を大きくして、磁気電気効果の増大を図る。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)