課題番号 ：S-16-KU-0059
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：RF マグネトロンスパッタリング法による格子不整合基板上への表面平坦(ZnO)x(InN)1-x膜の作製
Program Title (English) ：Fabrication of flat surface (ZnO)x(InN)1-x films on lattice mismatched substrate by RF magnetron sputtering
利用者名（日本語） ：宮原 奈乃華
Username (English) ：N. Miyahara
所属名（日本語） ：九州大学
Affiliation (English) ：Kyushu University

１．概要（Summary ）
本研究では、超低消費電力・超高速ルータ用のピエゾ電界効果型エキシトンデバイス(光入出力の新デバイス)の作製と世界初となるエキシトントランジスタの室温動作を目指して研究を行っている。上記の新型エキシトンデバイスを実現するための材料として所属研究室では新規半導体材料(ZnO)x(InN)1-x「ZION」を開発した[1-3]。しかし、ZIONはほとんどの組成領域において格子整合基板が存在しないため従来手法では単結晶ZION膜の作製は困難であり、これを可能にする結晶成長手法の確立が必要である。
今回は面方位の異なるサファイア基板上(格子不整合率 a面: 3%, c面: 18%)に作製したZION膜の表面モフォロジーを評価するため、走査型プローブ顕微鏡を用いて表面構造を観察した。

２．実験（Experimental）
a面およびc面サファイア基板上にZIONバッファー層(膜厚:30 nm)と、このバッファー層上にZION膜(膜厚：700 nm)をRFマグネトロンスパッタリングを用いて作製したものについて、走査型プローブ顕微鏡(SPM-9600, 島津製作所)を用いて評価した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
Figure 1にZIONバッファー層上に作製したZION膜のAFM像を示す。バッファー層上のZION膜のRMS粗さは、a面で0.43 nm，c面で9.4 nmとなり、a面サファイア基板上において表面平坦性に優れるZION膜が得られている。表面モフォロジーに顕著な差が現れたのは、基板とZION膜の格子不整合の違いがバッファー層の核形成の均一性に影響を与えたためと考えられる。

４．その他・特記事項（Others）
AFMの測定を快くお受けいただきました藤ヶ谷剛彦准教授、また技術的なご支援をいただきました城戸秀作氏に感謝いたします。
[1] N. Itagaki, et al., U. S. Patent No. 8274078 (2008)
[2] N. Itagaki, et al., Mater. Res. Express 1, 036405 (2014)
[3] K. Matsushima, et. Al., Thin Solid Films 587, 106 (2015)

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) N. Miyahara, 応用物理学会第64回秋期講演会, 平成29年3月14日

６．関連特許（Patent）
なし。