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。

在2022年4月至2022年10月之间，我在我要参加的国际联合研究生院的出国学习计划中，在德国达姆施塔特技术大学的兰伯特·阿尔夫（Lambert Alff）实验室学习，并使用分子束发育方式合成了LA2O2SB外恋薄膜。通过优化合成条件，实现了在MGO（001）底物上的LA2O2SB（001）外延薄膜的首次成功膜形成。在使用多层膜的固相外延制造中，样品内部未结合区域对基本特性的影响尚不清楚。由于MBE方法是直接生长的，因此可以不用此类问题来评估基本特性，并且可以阐明薄膜的薄膜厚度依赖性。将来，我们旨在研究外延应激的影响，并阐明LA2O2SB中散装和薄膜电阻率的巨大变化的起源。此外，我们试图通过使用多层固相外延法使用不同的单晶体底物来合成LA2O2SB外延薄膜。结果，仅使用MGO（001）底物获得了单相LA2O2SB（001）外延薄膜，但是在其他底物上，由于形成了一个不无症相或类似的层，因此无法获得单个相LA2O2SB（001）上台薄膜。这表明不仅良好的晶格不匹配，而且还使用与前体多层膜反应的底物对LA2O2SB外观薄膜的合成至关重要。作为意外发展，在使用上述不同的单晶体底物对LA2O2SB外延薄膜的合成条件进行优化期间，我们首次成功获得了LASB（001）外延薄膜（001）首次表现出类似于LASB散装单晶的低电阻性。有关该LASB的结果发表在化学中。 Lett。杂志。

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