酸化亜鉛pn接合を活性層とする共鳴共振器型デバイスの開発研究

以氧化锌p-n结为有源层的谐振谐振器型器件的研发

基本信息

  • 批准号:
    06J04929
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2006 至 2008
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

研究課題の共鳴共振器型デバイスを作製するためには、酸化亜鉛(ZnO)とマグネシウム添加酸化亜鉛((Mg, Zn)O)を含むヘテロ界面の成長制御性を高め、その界面の持つ特性を知る必要がある。初年度として、ZnO/(Mg, Zn)Oヘテロ界面における伝導機構について詳細に検討した。パルスレーザ堆積法を用いて積層構造を作製し、フォトリソグラフィーとイオンミリングを用いて、Hall-bar形状に加工した。Hall効果の温度依存性を測定したところ、高い移動度(5000cm^2/Vs(1K))が観測され、2次元電子ガスが界面に生成されていることが示唆された。試料を45mKまで冷却してRxxとRxyを測定すると、シュブニコフドハース振動と量子ホール効果の観測に成功した。2次元電子ガスが界面に誘起される原因を、自発分極量とピエゾ電界の寄与を受けた界面のシートチャージによるもの、と説明した。一方で、シュブニコフドハース振動の周期が特異な振る舞いをしており、スピン分裂などの機構を考慮する必要があった点については、今後も検討を行う必要がある。界面における特異な電子状態が縦型デバイスの動作に影響を与えることが懸念されるためである。この結果は酸化物ヘテロ界面における初めての量子ホール効果としてScience誌に掲載された。次に、ZnO/(Mg, Zn)O積層構造における光誘起キャリアの振る舞いを検討した。4Kで波長266nmのレーザを1秒間照射することで、シート抵抗が約3MΩから2kΩへと約3桁の抵抗減少が観測された。光照射後、暗状態で30分保持したところ、永続的光伝導であることが確認された。次に、温度を上昇させる過程でのシート抵抗の温度依存性において金属的な特性を観測した。Hall効果測定によって、この抵抗減少が電子濃度の大幅な増大ではなく、移動度の上昇によって引き起こされていることがわかった。この結果を考えると、光誘起された電子が界面に徐々に蓄積され、イオン化不純物散乱が遮蔽されていると想定される。400Kで5分程度保持すると、シート抵抗は暗状態での初期値に回復し、温度依存性においても絶縁体的な挙動を示した。この結果は、Applied Physics Lettersに投稿予定である。
为了产生用于研究对象的谐振谐振器型设备,含锌(ZnO)和镁锌((mg,Zn)O)的异性界面的生长控制增加了您需要的界面知道。在第一年,将详细检查Heterer中的ZnO/(mg,Zn)O导电导体。使用脉冲激光沉淀法创建了层压结构,并使用光片和离子铣削将其加工成霍尔杆形。当测量霍尔效应的温度依赖性时,建议观察到高运动(5000cm^2/vs(1k)),并在界面处产生了两个维的电子气体。当样品冷却至45MK并测量RXX和RXY时,观察到Schubnicoff Haus振动,量子孔效应成功。他解释说,在界面诱导的两维电子气体的原因是由于自愿极化和压电DENKI的界面充电。另一方面,有必要继续考虑以下事实:Schubunicoof Haras的循环具有独特的行为,需要考虑诸如旋转分裂之类的机制。这是因为人们担心界面处的唯一电子状态会影响垂直设备的运动。该结果发表在《科学杂志》上,是杂氧化物界面中的第一个量子孔效应。接下来,我们检查了ZnO/(mg,Zn)O层压结构中光诱导的载体的行为。通过在4K中辐照266 nm波长激光1秒,大约3位数字从约3MΩ到2kΩ观察到座椅电阻。光照射后,可以证实它在黑暗状态下持续30分钟后是永久性传导。接下来,在升高温度的过程中,在座椅电阻的温度依赖性中观察到金属特性。霍尔效应测量表明,这种电阻是由于运动程度的增加而引起的,而不是电子浓度的显着增加。考虑到这一结果,假定光诱导的电子逐渐积聚在界面中,并且电离杂质散射被屏蔽。在400K处大约5分钟后,座椅电阻在黑暗状态下恢复到初始值,并且在温度依赖性中也进行了绝缘行为。结果将发布在应用物理信件上。

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantum Hall effect in polar oxide heterostructures
  • DOI:
    10.1126/science.1137430
  • 发表时间:
    2007-03-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Tsukazaki, A.;Ohtomo, A.;Kawasaki, M.
  • 通讯作者:
    Kawasaki, M.
Hole Transport in p-Type ZnO
  • DOI:
    10.1143/jjap.45.6346
  • 发表时间:
    2006-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    T. Makino;A. Tsukazaki;A. Ohtomo;M. Kawasaki;H. Koinuma
  • 通讯作者:
    T. Makino;A. Tsukazaki;A. Ohtomo;M. Kawasaki;H. Koinuma
Analysis of time-resolved donor-acceptor photoluminescence of N-doped ZnO
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Makino
  • 通讯作者:
    T.Makino
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