層状酸化物のレーザー励起分子層変調エピタキシ-と新超伝導体の探索

层状氧化物的激光激发分子层调制外延及寻找新型超导体

• 批准号: 06216222
• 负责人: 吉本 護
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06216222/
• 关键词: 酸化物; 原子層制御; レーザーMBE; 薄膜結晶成長; 表面構造解析; 高温超伝導体; 分子層変調

超格子構築による新超伝導体創製をめざして、その重要な要素技術である酸化物薄膜の原子層制御の最適化を行った。また(1)RHEEDその場観察による薄膜成長過程の解析、(2)CAICISS(同軸型イオン散乱分光)による基板最表面構造の同定、を検討した。その結果を以下にまとめる。(1)レーザーMBE法によるBaCuO2無限層薄膜の堆積中において、2次元エピタキシャル成長に基づくRHEED強度振動を初めて観測した。さらにBaCuO2へのNa^+(p-type)及びCe^<4+>(n-type)を使った、δドープ、分子層変調ドープにおいて、キャリアー注入が有効に行われることを確認した。特にNaドープBaCuO2層とノンドープBaCuO2層からなる分子層レベルでのキャリアードープ変調超格子においては、各単層膜が半導性であるにもかかわらず、金属的電導挙動に変化することを見出した。(2)酸化物の共蒸着成膜の場合、2次元エピタキシャル成長の際の成長単位層は、電荷中性条件を満足する最小繰り返し原子層の組み合わせとなることを見出した。(3)SrTiO3(001)面の終端面構造は、次のように決定することができた;(a)市販基板(TiO2面が90%以上)、(b)高温アニール基板(TiO2面100%で終端したテラス面と4Aの分子層ステップ)、(c)ホモエピタキシャル膜(SrO面100%)。

为了通过构建超晶格来创造新型超导体，我们优化了氧化物薄膜的原子层控制，这是一项重要的基础技术。我们还研究了（1）使用原位 RHEED 观察分析薄膜生长过程，以及（2）使用 CAICISS（同轴离子散射光谱）识别基板顶表面的结构。结果总结如下。 (1)首次在激光MBE沉积BaCuO2无限层薄膜过程中观察到二维外延生长引起的RHEED强度振荡。此外，我们证实载流子注入对于BaCuO2中的Na^+（p型）和Ce^<4+>（n型）的δ掺杂和分子层调制掺杂是有效的。特别是，我们发现，在由 Na 掺杂 BaCuO2 层和非掺杂 BaCuO2 层组成的分子层水平的载流子掺杂调制超晶格中，即使每个单层都是半导体，其行为也会改变为金属导电性。 (2)在氧化物共蒸镀成膜的情况下，我们发现二维外延生长时的生长单元层是满足电中性条件的最小重复原子层的组合。 (3) SrTiO3 (001) 面的端面结构可确定如下： (a) 市售基材（90% 或更多 TiO2 表面），（b） 高温退火基材（100% TiO2 表面） (c) ) 同质外延薄膜（100% SrO 表面）。

项目成果

T. Maeda, K. Shimozono, M. Yoshimoto et al.: "Two-dimensional Epitary and Electromic Property Control of Infinite-layer Luprate Films by Laser MBE" Technical Report of IEICE. 93-112. 7-12 (1994)

T. Maeda、K. Shimozono、M. Yoshimoto 等人：“激光 MBE 对无限层 Luprate 薄膜的二维外延和电子特性控制”IEICE 技术报告。

T. Maeda, M. Yoshimoto, K. Shimozono, et al.: "Two-dimensional Laser Molchar Beam Epitaxy and Carrier Modulation of Infinite-layer BaCuO_2 Films" Physica C. (in press). (1995)

T. Maeda、M. Yoshimoto、K. Shimozono 等人：“无限层 BaCuO_2 薄膜的二维激光 Molchar 束外延和载波调制”Physica C.（出版中）。

O. Ishiyama, M. Shinohara, M. Yoshimoto et al.: "In sita Determination of Terminating Atomic Plane of SrTiO_3(001) by CAICISS" Proc. of ISS'94.(in press). (1995)

O. Ishiyama、M. Shinohara、M. Yoshimoto 等人：“CAICISS 现场测定 SrTiO_3(001) 的终止原子平面”Proc。

M. Kawasaki, K. Fujito, M. Yoshimoto et al.: "Atomic Scale Imaging of Ceramic Thin Films Surface" Report of RLEM of Tokyo Inst. of Tech.19. 95-110 (1994)

M. Kawasaki、K. Fujito、M. Yoshimoto 等人：《陶瓷薄膜表面的原子尺度成像》东京研究所 RLEM 报告。

M. Yoshimoto, T. Maeda, K. Shimozono, et al.: "Topinost Surface Analysis of SrTiO_3(001) by CAICISS" Appl. Phys. Lett.65. 3197-3199 (1994)

M. Yoshimoto、T. Maeda、K. Shimozono 等人：“CAICISS 对 SrTiO_3(001) 的 Topinost 表面分析”Appl。