고품질 산화물 계면을 실현하여 최초로 분수 양자홀 효과의 검출에 성공
JST과제 해결형 기초연구의 일환으로서 도쿄(東京)대학 대학원 공학계 연구과 부속 양자상 전자공학 연구 센터의 츠카자키 아츠시(塚崎 敦) 특임 강사와 동북대학 원자 분자 재료 과학 고등 연구기구의 카와사키 마사시(川崎 雅司) 교수진은 산화물 계면의 성장 기술을 비약적으로 향상시키는 것에 의해 지극히「결점이 없는」계면을 실현함으로써 이차원 전자 수송에 있어 본질적인 상호작용을 이해하는 것에 중요한 분수 양자홀 효과(주1)를 산화물 계면에서 세계 최초로 관측하는 것에 성공 하였습니다.
본 연구에서는 최근 저렴하고 안전한 투명 산화물 반도체 재료로서 주목을 받고 있는 산화 아연(ZnO)(주2)을 사용하였습니다. 지금까지ZnO계 재료에서 제작된 적층 박막(MgZnO／ZnO)의 계면에는 계면에 따른 얇은 시트상의 자유 전자(이차원 전자(주 3))층이 형성된다는 것이 알려졌습니다. 한편, 반도체의 전기적・자기적 성질을 높이기 위해서는 계면의「결점이 없음」의 지표가 되는 이차원 전자의 이동도(주4)의 향상이 필수적입니다만(이었는데), 계면의 평탄성이나 불순물 농도, 결함 밀도 등의 제어가 어려운 산화물 반도체에서는 비화갈륨(GaAs)등 종래의 화합물 반도체에 비해 이동도의 향상이 곤란하다고 생각되어져 왔습니다.
이 성과는 초전도나 초유동이라고 하는 전자의 양자론적 행동, 즉 “거시적 양자 수송 현상”의 하나로 이후 다양한 산화물 재료로 발전해 가는 것과 동시에 전혀 새로운 양자 수송 현상의 발상・해명이 비약적으로 전개되어 가는 단서가 될 것입니다. 또한 최근 청색 발광 소자에 이어 차세대 소자로서 주목받고 있는 자외선 발광 소자나 투명 트랜지스터 등의 실용화를 향한 과제 극복에 크게 기여해 산화물의 높은 환경 조화성을 살린 지금까지는 존재하지 않던 산화물 재료의 세계를 개척할 것이라고 개대됩니다.
본 연구는 롬(ROHM) 주식회사, 동북대학 전기 통신 연구소, 토쿄(東京) 공업대학 대학원 이공학 연구과와 공동으로 실시되었으며, 본 연구 성과는 2010년 10월 17일 (영국시간)에 영국의 과학 잡지「Nature Materials」의 온란인 속보판에서 공개됩니다.

상세(발표문 원문)

[문의처]
츠카자키 아츠시(塚崎 敦)
도쿄대학 대학원 공학계 연구과 부속 양자상 전자공학 연구센터 특임 강사
주소: 〒113-8656 東京都文京区本郷7-3-1
전화: 03-5841-6871     팩스: 03-5841-6855
E-mail：tsukazaki*ap.t.u-tokyo.ac.jp(＊를 @로 바꾸어 주시기 바랍니다)

카와사키 마사시(川崎 雅司)
동북대학 원자분자 재료 과학 고등 연구기구 교수
주소: 〒980-8577 宮城県仙台市青葉区片平2-1-1
전화: 022-215-2085     팩스: 022-215-2086
E-mail：kawasaki*imr.tohoku.ac.jp(＊를 @로 바꾸어 주시기 바랍니다)