利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT0083

利用課題名 / Title

重金属を含む薄膜の構造観察

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

電子顕微鏡/Electron microscopy,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device,原子層薄膜/ Atomic layer thin film

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

片山　裕美子

所属名 / Affiliation

東京大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

上野　和紀,徳本　有紀,大熊　光

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

押川浩之

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-007：高分解能分析電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ペロブスカイト構造を有するSrTaO₃は熱力学的に不安定な物質でである。SrTaO₃はスピン軌道相互作用の強いTa元素を含み、d¹ 電子配置の金属となると考えられ、超伝導をはじめとして酸化物ヘテロ界面への適応が見込まれる材料といえる[1,2]。本研究では、パルスレーザー堆積法を用いてSrTaO₃薄膜を作成し、薄膜新材料としてペロブスカイトSrTaO₃を得ることを目的とした。本利用では、TEM観察を行い、薄膜表面から基板界面における構造を評価した。

実験 / Experimental

SrTaO₃薄膜は、パルスレーザー堆積法により、Sr₂Ta₂O₇ターゲットを用いて(001)配向(LaAlO₃)_0.3(SrAl_0.5Ta_0.5O₃)_0.7 (LSAT)基板上に、基板温度700℃、背圧2×10⁷ Torrの条件下で成膜した。イオンスライサーを用いてTEM観察用試料を調整し、高分解能分析電子顕微鏡JEM-2010Fを用いて試料表面、基板界面におけるTEM像観測を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に(001)配向SrTaO₃(膜厚~40 nm)のTEM像および回折パターンを示す。TEM像から、SrTaO₃の明瞭な格子縞が観測され、回折パターンからSrTaO₃は格子定数およそa~4.0 Åであり、LSAT(a=3.868 Å)にクランプされずに成長していることが分かった。この結果は、面外X線測定の結果と一致し、以上より準安定なSrTaO₃ペロブスカイト薄膜が作成できたことを確認した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1. TEM image (top) and the corresponding diffraction pattern (bottom) of SrTaO₃ fabricated on LSAT(100) substrate.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献：[1]C. Liu, et,al., Science 371, 716 (2021). [2] J. Zhang, et.al., Small Science 2, 2100087 (2022).謝辞：本研究は、JSPS科研費JP 21H01038、JP 22K14001の助成を受けたものです。TEM測定は、文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業(東京大学微細構造解析プラットフォーム)の支援を受けて実施されました(JPMXP09-A-10-UT-0083)。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

片山裕美子、大熊光、門脇福延、徳本有紀、上野和紀, SrTaO3エピタキシャル薄膜の輸送特性, 第83回応用物理学会秋季学術講演会, 21p-B204-14, 2022年9月21日, 東北大学

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件