【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.31】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23KT1131

利用課題名 / Title

高機能酸化物薄膜の作製と評価

利用した実施機関 / Support Institute

京都大学 / Kyoto Univ.

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）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

成膜・膜堆積, 透明導電膜, 希薄磁性半導体, エピタキシャル成長,X線回折/ X-ray diffraction,スピントロニクス/ Spintronics

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)

中村 敏浩

所属名 / Affiliation

京都大学　国際高等教育院/大学院人間・環境学研究科

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

北川彩貴

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

高橋英樹

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

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

KT-310：X線回折装置

報告書データ / Report

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

近年、高機能かつ化学的に安定な酸化物が新規エレクトロニクス材料として注目されている。我々の研究室では、希薄磁性半導体の母体材料として透明導電膜を用いた新規酸化物スピントロニクス材料の開発を進めている。今回、酸化インジウムスズ（ITO: Indium Tin Oxide）にMnを少量添加したMnドープITO薄膜をイットリア安定化ジルコニア（YSZ: Yttria Stabilized Zirconia）単結晶基板上に作製し、その結晶性をX線回折（XRD：X-ray diffraction）により解析した。さらに、薄膜の結晶性が電気・磁気・光学特性に与える影響を調べた。

実験 / Experimental

RFマグネトロンスパッタリング法によりYSZ単結晶基板上に作製したMnドープITO薄膜について、極点測定やロッキングカーブ測定（2Θ/ωスキャン）などのXRD測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

図1にYSZ(111)単結晶基板上に作製したMnドープITO薄膜の極点測定結果の一例を示す。特定方向にのみ回折強度が観測されたことから、薄膜がエピタキシャル成長していることを確認できる。図2にYSZ(111)単結晶基板上にエピタキシャル成長したMnドープITO薄膜の(444)回折ピークのロッキングカーブ測定結果の一例を示す。ロッキングカーブ測定により得られた回折線の半値幅を求め、結晶方位のばらつき（ゆらぎ）を評価した。さらに、MnドープITO薄膜の磁化測定を行ったところ、 室温において磁気ヒステリシスを示したうえに、高い導電性と透明性も合わせ持っていることも確認された。これら基礎的実験データを蓄積することにより、MnドープITO薄膜の結晶性が電気・光学・磁気特性に与える影響を解析した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　YSZ単結晶基板上に作製したMnドープITO薄膜の極点図（ステレオ投影図）

図2　YSZ単結晶基板上にエピタキシャル成長したMnドープITO薄膜のロッキングカーブ測定データ

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

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.

1. S. Kitagawa and T. Nakamura, "Effect of Crystallinity on Magnetic Properties in Manganese-Doped Indium Tin Oxide Films," accepted for publication in Proc. IEEE Magn. Conf. (INTERMAG), 2023.
2. 北川彩貴, 中村敏浩, 「MnドープITOエピタキシャル成長膜におけるSnドープ量が物性に与える影響の評価」, 17a-D419-12, 2023年 第70回応用物理学会春季学術講演会（2023年3月15日～3月18日, 上智大学四谷キャンパス）.
3. S. Kitagawa and T. Nakamura, "Effect of Crystallinity on Magnetic Properties in Manganese-Doped Indium Tin Oxide Films," IEEE International Magnetics Conference (Intermag2023), Sendai, Japan, May 15-19, 2023, UPA-06.
4. 北川彩貴, 中村敏浩, 「MnドープITOエピタキシャル成長膜の物性に対する結晶方位依存性」, 21a-P03-8, 2023年 第84回応用物理学会秋季学術講演会（2023年9月19日～9月23日, 熊本城ホール）にて発表予定.
5. S. Kitagawa, R. Kawamura, and T. Nakamura, "Deposition Temperature Dependence of the Electrical, Optical, and Magnetic Properties of Polycrystalline Manganese-Doped Indium Tin Oxide Films," Advanced Materials Research Grand Meeting (MRM2023/IUMRS-ICA2023) [9th International Symposium on Transparent Conductive Materials & 13th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics (TCM-TOEO 2023)], Kyoto, Japan, December 11-16, 2023. にて発表予定.

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