【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KT0008
利用課題名 / Title
磁性元素ドープ酸化インジウムスズに対する強磁性発現機構の解明
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）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）-
キーワード / Keywords
希薄磁性半導体,磁性透明導電膜,電子顕微鏡/ Electronic microscope,エレクトロデバイス/ Electronic device,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device
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)
北川 彩貴
所属名 / Affiliation
京都大学大学院 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
中村敏浩,栗原悠花,角卓実
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
根本隆,清村勤
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡
KT-408：デュアルビーム走査電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年，次世代デバイスの開発に向けて，希薄磁性半導体が注目を集めている．我々は，太陽電池やパネルディスプレイなどの透明導電膜として幅広く利用されている酸化インジウムスズ(ITO : Indium Tin Oxide)薄膜に対して，磁性元素のMnをドープすることで室温下での強磁性の特性が新たに付与されたMnドープITO薄膜に着目して研究を進めている．しかしながら，なぜ室温下で強磁性が発現するのか，その発現機構に関して未だ統一的な理解には至っていない．強磁性の発現機構の解明に向けて，原子レベルでの表面観察など，よりミクロな立場からの基礎研究が要求される．基礎研究を進める上で，結晶粒界などが抑制された高い結晶性を示すエピタキシャル成長膜を基礎材料として適用することは有効な手段であると考えられる．本実験では，イットリア安定化ジルコニア単結晶基板上に成膜したMnドープITO薄膜の原子配列を高分解能で直接観察することでその結晶性を確認することを目的とした．
実験 / Experimental
イットリア安定化ジルコニア単結晶基板上に成膜したMnドープITO薄膜を収束イオンビーム装置(FIB : Focused Ion Beam)を用いて薄片化し，走査透過電子顕微鏡(STEM : Scanning Transmission Electron Microscope)での断面観察を行なった．
結果と考察 / Results and Discussion
図1(a)にMnドープITO薄膜の高分解能STEM像を示す．観察結果から，乱れのない規則正しい原子配列を示すことが確認された．さらに，図1(b)に示すように，エピタキシャルMnドープITO薄膜のSTEM像に対する高速フーリエ変換(FFT : Fast Fourier Transform)法を用いた微細構造解析によって斑点状のFFTパターンが観測されることがわかった．この観測結果は，イットリア安定化ジルコニア単結晶基板上に成膜したMnドープITO薄膜が完全結晶であることを示す．また，この試料についてX線回折法によるロッキングカーブ測定を実施したところ結晶方位の揺らぎの小さい良好な結晶性を示すことが明らかになった．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 (a) エピタキシャルMnドープITO薄膜の高分解能STEM像および(b) FFT像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本測定に際してご協力を頂いた，京都大学化学研究所先端ビームナノ科学研究センターの治田充貴准教授，根本隆助教，清村勤特定研究員に感謝申し上げます．
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)
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Saiki Kitagawa, Sn-doping concentration dependence of electrical, optical, and magnetic properties in epitaxial Mn-doped indium tin oxide films deposited by RF magnetron sputtering, Journal of Vacuum Science & Technology A, 43, (2025).
DOI: 10.1116/6.0004278
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