研究スタッフ

研究目的

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

・ 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

教　授：　鷲尾勝由、　准教授：　小谷光司

助　教：　川島知之

鷲尾・小谷研究室 www.sse.ecei.tohoku.ac.jp

　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。

I

W A

S H

E

C E

成長ドメイン制御による低抵抗VZOナノ薄膜

3

5

7

10

30

50

70

0 100 200 300

Res

istiv

ity (1

0-4�Ω

cm)

Thickness (nm)

50W�

150W�

0

2

4

6

8

10

Car

rier d

ensi

ty (1

020 c

m-3

)

50W�150W�

0

10

20

30

0 100 200 300

Mob

ility

(cm

2 /Vs)

Thickness (nm)

50W�150W�

2 at% VZO/c-sapphire

50 W150 W

50 W

150 W

50 W

150 WスパッタRF電力

Resi

stiv

ity (1

0-4 Ω

cm)

Thickness (nm) Thickness (nm)

V添加による回転ドメイン成長の抑制

10 nm�

500 nm�

10 nm�

450 nm�

XRD

inte

nsity

(arb

. uni

t)�

Φ (degree)� Φ (degree)�0� 180� 360� 0� 180� 360�

×5�

×5�回転 正規

正規

ZnO VZO

正規ドメイン回転ドメイン（非正規）

O of Al2O3

Zn or O of ZnO

Phi (o)Phi (o)

ZnO

(100

) XRD

inte

nsity

(arb

. uni

t)

50

60

70

80

90

100

0 50 100 150 200 250

Ave

rage

Tra

nsm

ittan

ce (%

)

Thickness (nm)

VZO/SS

VZO/PET

2. V添加によるZnOの非晶質化と固相成長の研究

鷲尾・小谷研究室 www.sse.ecei.tohoku.ac.jp

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

V添加による非晶質化

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

固相成長による配向化

（*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）

0.0

1.0

2.0

3.0

0 50 100 150 200 250

Res

istiv

ity (m

Ωcm

)

Thickness (nm)

VZO/SS

VZO/PET

0 120 240 360X

RD

inte

nsity

(arb

. uni

t)φ�(degree)

×50 �×50 �

900 �

850 �

700 �

TA(�)�ZnO (100)�

Al2O3 (110)�

as-deposited�

4 at% VZO

800

900

700

ZnO

(100

) XRD

inte

nsity

(arb

. uni

t)

Phi (o)

0 1 2 3 4

XR

D (1

0-10

) int

ensi

ty (a

rb. u

nit)

V concentration (at.%)

30 rotated domainnormal domain

非晶質正規ドメイン

回転ドメイン

ZnO

(100

) XRD

inte

nsity

(arb

. uni

t)

V concentration (at%)

As-grown x50

x50

SS*

PET

SS*

PETResi

stiv

ity (m

Ωcm

)

VZO thickness (nm) VZO thickness (nm)

Ave

rage

tran

smitt

ance

(%) λ = 450~800 nm

・ 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

・ 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

0 60 120 180 240 300 360XRD

inte

nsity

(arb

. uni

t)

Phi (o)

1 at%

4 at%