研究紹介ポスター - 鷲尾・小谷研究室

研究スタッフ
教　授：　鷲尾勝由、　准教授：　小谷光司
助　教：　川島知之
W
A
S
H
I
E
E
C
研究目的
DNA解析からロケットの制御システムまで
広範な分野の中核を担う半導体デバイスに
「ナノオーダー超構造材料」を加え、幅広
い分野でパラダイムシフトを起こすべく、
電子、光子、スピン等の量子情報を自在に
操る機能融合デバイスの創製に取り組んで
います。
当研究室では主に、遷移金属添加酸化物透明半導体やIV族系半導体量子構造
など、柔軟な発想による新しいナノ材料の創製に関する研究を行っています。
主な研究テーマ
1. V添加によるZnO薄膜の成長制御と高移動度化に関する研究
70
2 at% VZO/c-sapphire
10
8
Carrier density (10
VZO
450 nm
30
-4
×5
Resistivity (10-4 Ωcm)
Ωcm)
XRD intensity
(arb.(arb.
unit)
ZnO(100)
XRD intensity
unit)
ZnO
-3
正規ドメイン
50
500 nm
20
Zn or O of ZnO
O of Al2O3
回転ドメイン（非正規）
cm )
・ 10-4 Ωcmオーダーの低抵抗V添加ZnO透明導電膜
（VZO）を形成
・ c面サファイア上における成長ドメイン制御に
よって高い移動度を実現
10 nm
0
180
Φ Phi
(degree)
(o)
正規
360 0
180
Φ Phi
(degree)
(o)
V添加による回転ドメイン成長の抑制
鷲尾・小谷研究室
10
150W
150
W
7
5
360
3
2
×5
回転正規
50
W
50W
0
100
200
Thickness
Thickness (nm)
(nm)
150W
150
W
4
2
0
30
スパッタRF電力
Mobility (cm /Vs)
10 nm
50
W
50W
6
300
50 W
50W
20
150
W
150W
10
0
0
100
200
Thickness
(nm)
Thickness (nm)
300
成長ドメイン制御による低抵抗VZOナノ薄膜
www.sse.ecei.tohoku.ac.jp
2. V添加によるZnOの非晶質化と固相成長の研究
・ ウルツ鉱型ZnOの易配向性をVが抑制し、ZnOを非晶質化
・ 不活性雰囲気中700℃以上の短時間熱処理で固相成長し、ZnOを高配向化
回
転
ドメ
イ
ン
4 at% VZO
4 at%
XRD intensity
(arb.(arb.
unit)unit)
ZnO(100)
XRD intensity
XRD intensity (arb. unit)
XRD
(10-10)
ZnO(100)
XRDintensity
intensity(arb.
(arb.unit)
unit)
30 rotated domain
normal domain
1 at%
0
60
120
180
240
300
360
Phi (o)
非晶質
正
規
ドメ
イン
0
1
2
V concentration (at.%)
3
4
TA( )
850
800
700
700
x50
×50
as-deposited
As-grown
x50
×50
Al2O3
(110)
0
V concentration (at%)
ZnO
(100)
900
900
120
240
φ (degree)
Phi (o)
V添加による非晶質化
360
固相成長による配向化
3. フレキシブルフィルム上におけるV添加ZnO導電膜の研究
・ フィルムの柔軟性を損なわない低抵抗VZOナノ薄膜を実現
・ PET上では50 nm以下の厚さでも低抵抗率を維持可能
・ SS（PC）上では低抵抗率ながら、PETよりも優れた透明性を現す
100
Average
Average Transmittance
transmittance (%)
(%)
Resistivity (mΩcm)
(mΩcm)
Resistivity
3.0
VZO/SS
2.0
SS*
1.0
VZO/PETPET
0.0
0
50
100
150
200
VZO
thickness
(nm)
Thickness
(nm)
250
λ = 450~800 nm 90
SS*
VZO/SS
PET
VZO/PET
80
70
60
50
0
50
100
150
200
250
VZO
thickness(nm)
(nm)
Thickness
フィルム上VZOナノ薄膜の電気特性と光透過特性
VZOナノ薄膜を堆積したPET
（*SS : 耐熱ポリカーボネートフィルム上に機能性コート層及び無機バリア層を設けた帝人(株)社製エレクリア® SS80）
鷲尾・小谷研究室
www.sse.ecei.tohoku.ac.jp

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