面方位(111)のMgO薄膜の作製方法

開放特許情報番号
L2012000474
開放特許情報登録日
2012/2/24
最新更新日
2015/11/10

基本情報

出願番号 特願2010-157342
出願日 2010/7/9
出願人 独立行政法人科学技術振興機構
公開番号 特開2012-017236
公開日 2012/1/26
登録番号 特許第5493107号
特許権者 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 面方位(111)のMgO薄膜の作製方法
技術分野 無機材料、電気・電子
機能 材料・素材の製造、機械・部品の製造
適用製品 面方位(111)のMgO薄膜、原子スケールで平坦な高結晶性の表面を持つMgO(111)薄膜、面方位(111)の酸化マグネシウム薄膜の作製方法
目的 基板、又は基板に堆積した薄膜の原子スケールで平坦な面は、この上に極薄膜のデバイス構造を作製する際に極めて重要となる。MgOは、(100)研磨面を持つ基板が市販されているが、バルク単結晶MgOを切り出して原子スケールで平坦な(111)面を研磨により得ることには成功していない。MgOは、市販のMgO以外の基板材料とは格子定数が異なるため、MgO(111)の基板又はバッファ層としての利用、或いは、電気的・化学的な活性触媒等への利用が期待される。そこで、原子スケールで平坦な表面を持つMgO(111) 薄膜の作製方法を提供する。
効果 単結晶から MgO(111) 面を切り出し、機械的に研磨する方法では不可能であり、また、従来のAl↓2O↓3(0001)、YSZ(111) 、MgAl↓2O↓4(111) 、ZnO (0001)等の原子スケールで平坦な面を持つ基板を用いても得られなかった、原子スケールで表面平坦な高い結晶性のMgO(111) 薄膜の作製に成功した。この方法で得られたMgO(111) 面は、特に他の薄膜の堆積用のバッファ層として、TFT、LD、LED、MTJ等のエレクトロニクスデバイス分野に、また、メタノールの低温分解などの触媒材料としても期待できる。
技術概要
この面方位(111)MgO薄膜の作製方法は、レーザーアブレーション堆積法によりMgO焼結体又は単結晶をターゲットとして用いてMgO薄膜を基板上に堆積する方法において、基板として、単結晶NiO(111)薄膜層を原子スケールで表面平坦に成膜した単結晶基板を用い、このNiO(111)薄膜層上に「Mg−O」層を1ユニットとして積層状に堆積させてエピタキシャル成長させることによってMgO(111)薄膜を原子スケールで表面平坦に成膜することからなる。堆積時の基板温度は好ましくは500℃〜900℃とし、酸素分圧は好ましくは10↑−↑4〜1Paとする。この方法により「Mg−O」層を1ユニットとする層が10層まではユニットごとに積層状に成長し、単結晶の研磨では存在しない原子スケールで表面平坦な(111)面が得られ、また、「Mg−O」の層数を10〜500に増やしても、二乗平均粗さR↓R↓M↓Sが0.5nm、好ましくは0.25nmを超えない平坦性と単結晶に匹敵する結晶性が得られる。また、10周期程度までは「Mg−O」層ユニット数をRHEED強度振動のモニタリングにより制御できる。図は、MgO(111) 薄膜の作製方法の工程を示す模式図である。
実施実績 【無】   
許諾実績 【無】   
特許権譲渡 【否】
特許権実施許諾 【可】

アピール情報

登録者情報

登録者名称 国立研究開発法人科学技術振興機構

その他の情報

関連特許
国内 【無】
国外 【無】   
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