薄膜エピタキシーによる重元素ニクタイド正方格子単結晶の電子物性の開拓

薄膜外延开发重元素磷族元素方晶格单晶的电子性能

• 批准号: 22KJ0277
• 负责人: 山本 裕貴
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0277/
• 关键词: 層状物質; Sb正方格子; エピタキシャル薄膜; 薄膜成長; 多層膜固相エピタキシー

参画している国際共同大学院の留学制度を利用して、2022年4月から10月の間、独ダルムシュタット工科大学のProf. Lambert Alff研究室に留学し、分子線エピタキシー法を用いたLa2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成を行った。合成条件を最適化することで、MgO(001)基板上にLa2O2Sb(001)エピタキシャル薄膜の直接成膜に初めて成功した。これまで用いてきた多層膜固相エピタキシーによる作製では、試料内部の結晶化されていない領域が基礎物性に及ぼす影響が不明であった。MBE法は直接成長であるため、そのような懸念なしに基礎物性を評価でき、薄膜の膜厚依存性を解明できる。今後これによりエピタキシャル応力の影響を調査することで、La2O2Sbにおけるバルクと薄膜の大きな抵抗率変化の起源の解明を目指す。また、異なる単結晶基板を用い、多層膜固相エピタキシー法によるLa2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成を試みた。結果としては、MgO(001)基板のみで単相のLa2O2Sb(001)エピタキシャル薄膜が得られたが、それ以外の基板では、不純物相などの形成により、La2O2Sb(001)エピタキシャル薄膜を単相で得ることはできなかった。これは、良好な格子ミスマッチだけではなく、前駆体多層膜とは反応しない基板を活用することが、多層膜固相エピタキシー法によるLa2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成に重要であることを示唆する。予想外の展開として、上述した異なる単結晶基板を用いたLa2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成条件の最適化の過程で、LaSb(001)エピタキシャル薄膜を初めて得ることに成功し、LaSbのバルク単結晶と同程度の低い電気抵抗率を示した。なお、このLaSbに関する結果は、Chem. Lett.誌に掲載された。

利用参与国际联合研究生院的出国留学项目，于2022年4月至10月在德国达姆施塔特工业大学Lambert Alff教授实验室留学，利用分子束外延方法开发了La2O2Sb外延薄膜。被合成。通过优化合成条件，我们首次成功在MgO(001)衬底上直接沉积La2O2Sb(001)外延薄膜。迄今为止，在使用固相外延制造多层薄膜中，尚不清楚样品内部的非结晶区域将如何影响基本物理性能。由于MBE方法使用直接生长，因此可以评估基本物理性质而无需担心这些问题，并阐明薄膜的厚度依赖性。未来，通过研究外延应力的影响，我们的目标是阐明La2O2Sb体膜和薄膜之间电阻率大变化的根源。我们还尝试使用不同的单晶衬底通过多层固相外延合成La2O2Sb外延薄膜。结果，仅在MgO(001)基板上得到单相La 2 O 2 Sb(001)外延薄膜，但在其他基板上，通过形成杂质相而得到单相La 2 O 2 Sb(001)外延薄膜。我做不到。这表明，对于通过多层固相外延合成La2O2Sb外延薄膜来说，不仅良好的晶格失配，而且使用不与前驱体多层反应的衬底也很重要。出乎意料的是，在利用上述不同单晶衬底优化La2O2Sb外延薄膜的合成条件的过程中，我们首次成功获得了与体相媲美的LaSb(001)外延薄膜。 LaSb单晶显示出低电阻率。有关 LaSb 的结果发表在《Chem》杂志上。

项目成果

Improved electrical conduction in La2O2Pn (Pn = Sb, Bi) epitaxial thin films grown by multilayer solid phase epitaxy

多层固相外延生长的 La2O2Pn (Pn = Sb, Bi) 外延薄膜的导电性得到改善

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Yamamoto;Hideyuki Kawasoko;Tomoteru Fukumura
• 通讯作者: Tomoteru Fukumura

Rock-salt Type LaSb Epitaxial Thin Film Grown by Multilayer Solid-phase Epitaxy at High Temperature Close to 1000 °C

• DOI: 10.1246/cl.230020
• 发表时间: 2023-04-01
• 期刊: CHEMISTRY LETTERS
• 影响因子: 1.6
• 作者: Ishigane，Noriyuki;Kawasoko，Hideyuki;Fukumura，Tomoteru
• 通讯作者: Fukumura，Tomoteru