【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23OS0003

利用課題名 / Title

Nb-SrTiO₃単結晶の最表面の構造制御・解析

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）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/ Electronic microscope,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,原子層薄膜/ Atomic layer thin film,ナノ粒子/ Nanoparticles

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)

穴田 智史

所属名 / Affiliation

ファインセラミックスセンター

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

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

市川聡

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

OS-007：材料系電子顕微鏡用試料作製装置群

報告書データ / Report

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

SrTiO₃{100}最表面の終端層はSrO単層やTiO₂単層，あるいはこれらの混合層となることが知られており，作製方法や表面処理によって制御することが重要である．一般的な作製方法ではTiO₂終端層よりSrO終端層を形成させることが困難である．SrO終端層を形成させるには，TiO₂終端SrTiO₃にSrO単層を堆積する方法がよく用いられる．より簡単な方法として，900℃以下の酸素雰囲気下でアニールする方法もあるが，TiO₂終端層とSrO終端層が混在し，SrO終端層の存在割合は少ない．そこで，本研究では，より高温(900℃以上)大気雰囲気下でアニールすることでSrTiO₃表面構造を制御し，SrO終端層を形成させる．2022年度は無添加SrTiO₃を用いたが，2023年度はTEM観察時のチャージアップ抑制のため，Nb添加SrTiO₃を用いた．TEM試料の作製のため，レーザー加工装置を利用した．

実験 / Experimental

本研究課題の試料作製方法は下記の通りである．① Nb-SrTiO₃単結晶(厚さ150μm)を3 mmφの半円状に切り抜き② 円の中心付近を薄片化(<20μm)③ イオンミリングによりさらに薄片化(<100 nm)④ 大気アニール⑤ TEM観察 実施項目①，②においてレーザー加工装置 micro PREP を利用した．

結果と考察 / Results and Discussion

実験の項目で示した試料作製方法により，膜厚30 nm以下のNb-SrTiO₃薄膜試料の作製に成功した．この資料をTEMで観察したところ，SrTiO₃に比べてチャージアップが抑制されていることが確認できた．これは，Nb添加により試料の電子伝導性が高くなったことに起因するものと考えられる．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. Nb-SrTiO₃試料のHAADF-STEM像

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.

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