薄膜中転位を制御・利用したナノ細線デバイスの創成および機能評価

通过控制和利用薄膜中的位错来创建和功能评估纳米线器件

基本信息

批准号：
06J11666
负责人：
澤田有紀 (徳本有紀)
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J11666/
关键词：
薄膜転位電気伝導透過型電子顕微鏡

项目摘要

本研究は、薄膜中の転位を特性の起源として利用したナノ細線を含む薄膜デバイスの創成を目的としている。約4×10^<10>/cm^2の高密度な貫通転位を含むAlN薄膜試料を用い、試料表面にMnを蒸着し、熱処理を施すことにより転位に沿って拡散・偏析させることを試みた。その結果、転位芯近傍にMnを偏析させることに成功した。走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いた電子エネルギー損失分光法(EELS)による元素マッピングの結果から、Mnの偏析している領域は転位芯近傍約1〜2nmであり、特に引っ張りひずみの存在する領域に優先的に偏析していることが明らかとなった。また、Mnの検出された領域においてAlの濃度が減少しており、MnがAlサイトを置換していることが示唆された。これらの結果から、Alよりイオン半径の大きいMnと転位芯近傍の応力場との間に弾性的相互作用が働いたために偏析が起こったものと考えられる。さらに、コンタクト電流モードの原子間力顕微鏡(AFM)による電気伝導測定の結果、局所的に電流のピークが検出された。この電流のピークはTEMで観察された貫通転位の配列様式および密度とほぼ対応していた。このことがら、AlN薄膜貫通転位に沿って一方向電気伝導性を発現させることに成功したといえる。本実験の結果から、薄膜試料表面への金属蒸着および熱処理による拡散といった手法により、薄膜貫通転位に沿ってナノ細線を作製することが可能であることを示すことができた。

这项研究旨在创建含有纳米线的薄膜设备，该薄膜设备利用薄膜中的位错作为其性质的起源。使用含有大约4×10^<10>/cm^2的高密度的Aln薄膜样品，我们试图将Mn沉积在样品表面上，并进行热处理以沿位错的扩散和分离。结果，MN在错位核心附近成功隔离。使用扫描透射电子显微镜（STEM）对电子能量损失光谱（EEL）进行元素映射的结果表明，MN的隔离区域在错位核心附近约1-2 nm，并且该区域优先将其隔离到存在拉伸应变的区域。此外，在检测到的MN区域中降低了Al的浓度，这表明MN取代了Al位点。从这些结果中可以认为，由于Mn之间发生弹性相互作用而发生，因此其离子半径大于Al，而应力场附近的弹性相互作用发生。此外，使用原子力显微镜（AFM）进行接触电流模式的电导测量表明，检测到局部电流峰。该电流峰大致对应于在TEM中观察到的螺纹位错的布置样式和密度。可以说，单向电导率已成功地沿着Aln薄膜螺纹脱位发展。该实验的结果表明，可以通过诸如薄膜样品表面上的金属沉积以及通过热处理扩散的方法沿螺纹脱位制造纳米细丝。