表面ナノ構造体によるヘテロ界面構造の変調とその電子、磁気機能

表面纳米结构对异质界面结构的调控及其电子、磁功能

基本信息

批准号：
18760231
负责人：
松井裕章
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度における研究は、表面ナノ構造をテンプレートとして、その上に、量子ヘテロ界面を形成し、低温域における量子伝導を観測する。ナノ細線構造の局所結晶構造は透過電子顕微鏡(TEM)を用いて同定された。平面TEM観察から、面内方向に転位の導入は見られない。ZnOの非極性は、異方的な原子配列を有し、薄膜成長中は、異方的な表面拡散が生じる。そして、表面ナノ細線は、シュワベールバリア効果によってボトムアップ的に自己形成さる。ナノ細線構造のサイドファセットは、原子スケールでのステップ構造から定義され、テラス面は熱力学的に最安定なM面によって構成されていた。ナノ細線構造は、転位や欠陥を伴わず、原子スケールで秩序化した段丘構造を持つ。ZnO(M面)と呼ばれる非極性面は、光学選択則(E⊥c,E//c)が存在し、偏光性を生じる。品質の高い試料は、理論的な光学選択則を満たす。MgZnO/ZnO多重量子井戸構造膜の低温発光分析を行った。結果として、光学選択則が明瞭に観測され、偏光度(P)=0.50程度得られ、結晶学的・光学的に優れた両氏井戸試料であることを確認した。成長させた薄膜の残留電子濃度は、10^<17>cm^<-3>桁である。ZnO単層膜のホール測定から導出される移動度〓において、ナノストライプ構造に平行(μ_<//>)及び直行(μ⊥)との移動度の差な、μ_<//>/μ_⊥=1.1程度であ。一方、Mg_<0.12>Zn_<0.88>O/ZnOMQWs試料は、μ_<//>/μ_⊥=52に達した。通常、量子井戸内に閉じ込められた電子は、次元的な電子輸送を示す。その2次元電子が、ナノストライプ形状したMgZnOとZnO層とのヘテロ界面にいて、ストライプに直行するμ_⊥が強い界面散乱を受けた結果として、異方的な電子特性が観測された。

今年的研究涉及将表面纳米结构用作模板，在其顶部形成量子杂界，从而观察到低温区域的量子传导。使用透射电子显微镜（TEM）鉴定出纳米线结构的局部晶体结构。从平面TEM观察结果中，未观察到平面内方向的脱位。 ZnO的非极性具有各向异性原子布置，并且在薄膜生长过程中发生各向异性表面扩散。然后由于施瓦伯屏障效应，表面纳米 - 纤维线以自下而上的方式进行自我形成。纳米裂线结构的侧面是由原子尺度阶梯结构定义的，梯田表面由最热力学M平面组成。纳米 - 芬电线结构具有原子尺度有序的露台结构，而没有位错或缺陷。称为ZnO（M平面）的非极性平面具有产生极化的光学选择规则（E⊥C，E // c）。高质量样本符合理论的光学选择规则。对MGZNO/ZnO多量子结构良好的膜进行了低温发光分析。结果，明确观察到了光学选择规则，并且获得了偏振度（P）的程度约0.50，并确认这是晶体学上和光学上出色的两个井样品。生长薄膜的残留电子浓度为10^<17> cm^<-3>顺序。 ZnO单层膜的孔测量得出的迁移率约为1.1，这是（μ_ <//>）和（μ_ <//>）和（μ_ <//>）和（μ_ <//>）和（μ__<//>）之间的迁移率差异。同时，MG_ <0.12> Zn_ <0.88> O/Znomqws样品达到了μ_ <//>/μ__⊥= 52。被困在量子井中的电子通常表现出尺寸电子传输。二维电子位于纳米带状的mgzno和ZnO层之间的异源面，而垂直于条纹的μ_⊥经历了强大的界面散射，从而导致各向异性电子特性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Advances in nonpolar ZnO homoepitaxy: one-dimensional surface nanostructures and electron transport

非极性ZnO同质外延的进展：一维表面纳米结构和电子传输

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Matsui;H. Tabata
通讯作者：
H. Tabata

Stranski-Krastanov growth in Mg0.37Zn0.63O heteroepitaxy : Self-organized nanodots and local composition separartion

Mg0.37Zn0.63O 异质外延中的 Stranski-Krastanov 生长：自组织纳米点和局部成分分离

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Applied Physics Letters 89
影响因子：
0
作者：
C. D. Stanciu;A. Tsukamoto;A. V. Kimel;F. Hansteen;A. Kirilyuk;A. Itoh and Th. Rasing;Hiroaki Matsui;Hiroaki Matsui
通讯作者：
Hiroaki Matsui

Simultaneous control of growth mode and ferromagnetic ordering in Co-doped ZnO layers with Zn polarity

DOI：
10.1103/physrevb.75.014438
发表时间：
2007-01
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
H. Matsui;H. Tabata
通讯作者：
H. Matsui;H. Tabata

Anisotropic mobility of low-dimensional electron in quantum wells based on m-nonpolar ZnO with surface nanowires

基于表面纳米线m非极性ZnO量子阱中低维电子各向异性迁移率

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Matsui;H. Tabata
通讯作者：
H. Tabata

Anisotropic quantum phenomena in nonpolar m-plane ZnO with atomic-scale resolved surface nanowires

具有原子尺度分辨表面纳米线的非极性 m 平面 ZnO 中的各向异性量子现象

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Matsui;H. Tabata
通讯作者：
H. Tabata

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DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 43
影响因子：
0
作者：
H. Matsui;H. Tabata;T.Kimoto他;T.Kawahara;T.Kimoto他;H.Matsui;T.Kimoto他;松井裕章;松井裕章;T.Kimoto他
通讯作者：
T.Kimoto他