（独）物質・材料研究機構と東北大学の原子分子材料科学高等研究機構は3月17日、バラバラにした化合物の構成原子を基板上に蒸着して薄膜を合成する装置と、原子1つ1つを識別できる超高分解能の顕微鏡とを組み合わせた装置を開発し、単結晶表面上で金属酸化物薄膜が成長する様子を捉えることに成功したと発表した。この装置を用いると、薄膜状結晶の成長過程を解明できるほか、新しい物性の開拓や新物質の創製が期待できるという。
■新物質の創製など期待
開発したのは、パルスレーザー堆積法と呼ばれる装置と、走査型トンネル顕微鏡と呼ばれる顕微鏡を一体化した装置。
パルスレーザー堆積法は、紫外レーザー光を原料の標的に当て、化学結合が分断された原子種を基板上に薄膜として蒸着するもので、薄膜の組成制御が容易で、望みの原子を望みの順序で積み上げるといったこともできる。走査型トンネル顕微鏡は、探針と試料間に生じるトンネル電流を利用した顕微鏡で、対象物の原子像を観察できる。
研究チームは今回、この組み合わせ装置を使って、超伝導や強誘電性など特異な物性を示すペロブスカイト型酸化物の一つであるチタン酸ストロンチウムの単結晶上に金属酸化物の薄膜を成長させ、成長過程の様子を観察した。
その結果、表面にチタン酸ストロンチウム薄膜を堆積した場合と、酸化ストロンチウム薄膜を堆積した場合では成長過程が大きく異なること、また、チタン酸ストロンチウム基板表面に存在した余剰のチタン原子が薄膜上に浮かび上がることなどが明らかになったという。
今回の成果をてこに今後、金属酸化物をエレクトロニクスに応用する研究などの進展が期待できるとしている。
