利用報告書 / User's Reports

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【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24KT2467

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

X線回折/ X-ray diffraction,スピントロニクス/ Spintronics,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


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 化学教室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

北川彩貴,栗原悠花,角 卓実

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters 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
KT-333：触針式段差計（加工評価室）


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。特に、酸化インジウムスズ（ITO: Indium Tin Oxide）にCr, Mn, Feなどの遷移金属を少量添加した薄膜に焦点をあてて研究を進めている。作製した薄膜の結晶性をX線回折（XRD：X-ray diffraction）により解析し、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たMnドープITO薄膜について、ロッキングカーブ測定（2θ/ωスキャン）や極点測定などのXRD測定（KT-310）を行った。また、触針式段差計（KT-333）による膜厚の測定も行った。

結果と考察 / Results and Discussion

図1に触針式段差計を用いて測定したYSZ(111)単結晶基板上に作製したIn1.6Sn0.3Mn0.1O3膜の段差プロファイルを示す。得られた段差の高さにより膜厚を評価した。触針式段差計を用いて測定した膜厚の値を用いて薄膜の抵抗率を求めて導電性を評価したところ、得られたMnドープITO膜は10-4 Ωcmオーダーの低い抵抗率を示した。さらに、図2にX線回折装置を用いて測定したYSZ(111)単結晶基板上に作製したIn1.6Sn0.3Mn0.1O3膜の極点図を示す。このように極点測定等も駆使し、エピタキシャル成長膜が得られていることを確認した。また、紫外可視透過吸収分光測定によりMnドープITOエピタキシャル成長膜の透明性を調べた結果、可視光領域で約80%の高い透過率が確認された。さらに、MnドープITOエピタキシャル成長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が得られた。これらの実験データに基づいてMnドープITOエピタキシャル成長膜の結晶性が電気・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(111)単結晶基板上に作製したIn1.6Sn0.3Mn0.1O3膜の段差プロファイル



図2　YSZ(111)単結晶基板上に作製したIn1.6Sn0.3Mn0.1O3膜の極点図（ステレオ投影図）


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)
  1. Saiki Kitagawa, Carrier concentration dependence of optical and magnetic properties in epitaxial manganese-doped indium tin oxide films with different manganese concentrations, Current Applied Physics, 69, 60-69(2025).
    DOI: 10.1016/j.cap.2024.11.008
  2. 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.
  1. 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Sn濃度依存性」, 16p-C31-15, 2024年 第85回応用物理学会秋季学術講演会（2024年9月16日～9月20日, 朱鷺メッセ）.
  2. 角 卓実, 栗原悠花, 北川彩貴, 中村敏浩, 「FeドープITOエピタキシャル成長膜の作製と物性評価」, 17p-P01-6, 2024年 第85回応用物理学会秋季学術講演会（2024年9月16日～9月20日, 朱鷺メッセ）.
  3. 角 卓実, 北川彩貴, 栗原悠花, 中村敏浩, 「FeドープITOエピタキシャル成長膜の電気・光学・磁気特性のFeドープ量依存性」, 14p-P02-18, 2025年 第72回応用物理学会春季学術講演会（2025年3月14日～3月17日, 東京理科大学野田キャンパス）.
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

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