コンビナトリアル手法による強相関磁性薄膜・超格子の高速合成と高速物性評価

使用组合方法对强相关磁性薄膜和超晶格进行高速合成和高速物理性能评估

基本信息

批准号：
12046233
负责人：
川崎雅司
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Tohoku University (2001)Tokyo Institute of Technology (2000)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、酸化物薄膜技術をフルに生かしたコンビナトリアルレーザーMBE法を用いて高速にかつ系統的に磁性薄膜および超格子を作製してその構造評価や物性評価を行うことにより、遷移金属酸化物の薄膜・物性研究に対するガイドラインを提案し、新規物性を探索することを目的としている。薄膜作製に関して、(1)基板温度傾斜法(薄膜作製の最適化や成長モードの温度制御を高速に行う)、(2)コンポジションスプレッド薄膜作製(単一基板上に組成を連続的に変化させた化合物薄膜を作製)、(3)パラレル超格子作製(単一基板上に周期が異なる超格子群を作製)、といったコンビナトリアル手法の要素技術を開発し、Mn酸化物、Ti酸化物、Cu酸化物といった強相関材料に適用した。特に、巨大な第三次非線形光学効果を示すSr_2CuO_3薄膜とCa_2CuO_3薄膜のコンポジションスプレッド薄膜の作製に対しては、基板温度傾斜法を用いて、各組成での最適温度に合うように薄膜作製温度に傾斜をつけ、さらに、格子定数の異なる全ての組成域においてCu-O鎖が薄膜面内に配列しているエピタキシャル配向が実現するように、格子定数を連続的に変化させたバッファー層を開発し、実際に全組成域でのエピタキシャル成長に成功した。その結果、全組成領域で巨大な非線形光学効果を発現させることに成功した。物性評価法に関しては、磁性評価には磁場感度が非常に高く空間分解能も高い走査型スクイッド顕微鏡を適用し、非線形光学特性評価には第三次非線形光学効果を局所的に評価できる非線形光学効果テスターを理研と共同で開発し、上述のCu酸化物のコンポジションスプレッド薄膜の非線形光学効果の組成依存性を高速評価することに成功した。また、一括XRD装置の開発により、結晶構造評価を高速に行い、電気特性評価では、各試料の電気的絶縁をとるためのリソグラフィー技術や高速ボンディング技術を確立して、試料の測定速度を高速化した。

在这项研究中，通过使用组合激光MBE方法产生高速，系统薄膜和超级晶格的过渡金属，该方法充分利用了氧化物稀疏技术。探索新属性。关于薄膜的产生，（1）底物温度斜率（薄膜的优化和高速生长模式的温度控制），（2）组成扩散薄膜（在单个底物上不断改变组成）产生薄膜的技术（3）平行晶格制作（在单个底物上产生不同循环的超级局部组），产生Mn氧化物，Ti氧化物，CU氧化。特别是，对于使用底物温度倾斜的方法，薄膜和薄膜薄膜的薄膜和CA_2CUO_3的组成散布的薄膜和CA_2CUO_3的组成尤其是与每个组合物中的最佳温度相匹配的薄膜。晶格常数的变化，使Cu-O链在所有具有不同晶格常数的组成区域中排列在薄膜表面中。结果，我们成功地表达了整个组合区域中巨大的非线性光学效应。关于物理特性，将具有很高磁场灵敏度的扫描型鱿鱼显微镜应用于磁性评估方法，并且对于非线性光学特征评估，第三个非线性光学效应是在局部进行的。 Riken，并成功地评估了Cu氧化物在薄膜非线性光学效应的薄膜上方的成分的组成。此外，通过开发集体XRD设备，可以高速进行晶体结构评估，并且在电气特征评估中，通过建立裂解技术和高速粘合技术来加快样品的速度，以供每种隔离电绝缘样本。