IMRAM Tohoku University–England–IMCE Kyushu University– 1st Joint Workshop
平成 19 年度 東北大学金属材料研究所ワークショップ
平成19年12月20〜21日，於 東北大学多元物質科学研究所科学計測研究棟 参加者：78名
「酸化亜鉛半導体テクノロジーの進歩」
主催者：秩父重英（多元研教授）、川崎雅司（原子分子材料科学高等研究機構・金研教授）
酸化亜鉛(ZnO)およびMgO、CdOとの混晶化により得られる(Zn,Mg,Cd)O材料系（以下、ZnO半導体と総 称する）は多様な光・電子・磁気機能を持つ材料であり、圧電体や透明電極として実用に至っている。しかしなが ら、「半導体」としては、紫外発光・ナノセンサ・透明磁性体として高い機能が期待されているにも拘らず、p型伝 導性制御や欠陥制御の困難さゆえ、機能の具現化はn型透明導電膜に限られている。この原因の一つとして、材 料の多様性ゆえに研究対象が多岐にわたり、研究者同士の情報や成果の共有化が図られていないことが挙げられ る。本ワークショップ講演者達の成果は、明らかに国際的にZnO半導体研究分野をリードするものである。これ らを有機的に結合すべく研究機関間の壁を取り、各々の機関の知見技術の強い交流を図り共同研究を実施し、ZnO 半導体の持つ機能の発現、機能の創成を図り、次世代に向けた革新的デバイスの進化につなげることができればと 考え、本酸化亜鉛ワークショップを企画した。
本研究会は、東北大学金研重点共同研究「空間・次元・電子状態制御による酸化亜鉛半導体の新機能創生」（課 題番号50）により主催された。
結晶成長I（バルク結晶およびエピタキシャル薄膜） 座長：大友 明
13:10-13:40 水熱合成法による単結晶育成技術
福田承生（三川 豊） （東北大学 多元物質科学研究所）
13:40-14:10 MOCVD法による酸化亜鉛薄膜成長
角谷正友 （物質・材料研究機構 センサ材料センター）
14:10-14:40 ナノ構造制御酸化亜鉛素子のバイオデバイス利用
田畑 仁 （東京大学 大学院工学系研究科）
14:40-14:55 ZnO/MgZnO界面における2次元電子ガスの低温輸送特性(15分) 塚崎 敦 （東北大学 金属材料研究所）
14:55-15:10 有機金属/ZnOショットキー界面の評価およびヘテロ構造への適用(15分) 中野匡規 （東北大学 金属材料研究所）
物性一般 座長：尾沼猛儀
15:30-16:00 陽電子消滅による金属酸化物の点欠陥導入機構の研究
上殿明良 （筑波大学 数理物質科学研究科）
16:00-16:30 酸化亜鉛中の点欠陥の評価
大橋直樹 （物質・材料研究機構 光材料センター/MANA）
16:30-17:00 酸化亜鉛系量子井戸における励起子の光学的性質
牧野哲征 （兵庫県立大学 大学院物質理学研究科）
17:00-17:30 酸化亜鉛多重量子井戸構造の赤外光電流測定
大谷啓太 （東北大学 電気通信研究所）
ポスター発表
A1 フォトルミネッセンス法によるZnO系薄膜の評価
柴田 肇 （産業技術総合研究所 エレクトロニクス研究部門）
A2 ZnO系HEMTデバイス
反保衆志 （産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター）
A3 MOVPE法によるサファイア基板上へのZnO薄膜の高速成長
前島圭剛 （産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター）
A4 マイクロ波加熱による水溶液からのZnOナノロッド形成
尾形健一 （大阪工業大学 ナノ材料マイクロデバイス研究センター）
A5 MBE成長ZnOのTRPL 高水大樹 （ローム株式会社）
A6 MBE成長MgZnOのTRPL 田村謙太郎 （ローム株式会社）
A7 ZnOのMBE 成長におけるZnO基板OFF角依存性 湯地洋行 （ローム株式会社）
A8 MBE成長Zn極性MgZnO膜の表面平坦性の成長条件依存性
赤坂俊輔 （ローム株式会社）
A9 原子層エピタキシ法による酸化亜鉛ホモエピタキシ成長 牧野久雄 （高知工科大学 総合研究所）
A10 ミストCVD法による各種酸化物の作製 川原村敏幸 （京都大学 工学研究科）
A11 Hot Wall方式超音波噴霧CVD法による酸化亜鉛薄膜の作製(1) 西中浩之 （京都大学 工学研究科）
A12 Hot Wall方式超音波噴霧CVD法による酸化亜鉛薄膜の作製(2) 鎌田雄大 （京都大学 工学研究科）
A13 液相エピタキシー法による酸化亜鉛混晶の厚膜結晶成長 関和秀幸 （三菱ガス化学株式会社）
A14 ヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシーにおける高温熱処理自己緩衝層挿入効果 小山享宏 （JST・東北大学 多元物質科学研究所）
A15 非極性m面InGaN量子井戸LEDの光学特性-酸化亜鉛の相手を知るべく -尾沼猛儀 （東北大学 多元物質科学研究所）
A16 ヘリコン波励起プラズマスパッタ法によるZnO:Ga薄膜成長 杉山 睦 （東京理科大学 理工学部）
A17 レーザー平面加熱装置「ExLASER」 千葉貴史 （坂口電熱株式会社）
A18 大型酸化亜鉛バルク結晶の作製と評価 鈴木崇雄 （東京電波株式会社）
結晶成長 （エピタキシャル薄膜および透明導電膜） 座長：塚崎 敦 08:45-09:15 ZnO系薄膜の高品質化とデバイス応用
仁木 栄 （産業技術総合研究所 太陽光発電研究センター）
09:15-09:45 ZnO基板上へのZnO系三元混晶のMBE成長と評価 加藤裕幸 （スタンレー電気株式会社）
09:45-10:15 ZnO薄膜作製技術としてのミストCVD法：その可能性と課題
藤田静雄 （京都大学 工学研究科）
10:15-10:45 酸化亜鉛透明導電膜におけるミクロ構造とマクロ特性
山本哲也 （高知工科大学 総合研究所）
デバイス応用 座長：仁木 栄
11:05-11:35 プラズマ支援型分子線エピタキシー法(PAMBE)による+C面ZnO基板上ヘテロ構造 中原 健 （ローム株式会社）
11:35-12:05 酸化物半導体ZnO系材料の発光受光素子応用 天明二郎 （静岡大学 電子工学研究所）
12:05-12:35 ZnO/ZnMgOヘテロ界面の二次元電子ガスとそのデバイス応用
矢野満明 （大阪工業大学 ナノ材料マイクロデバイス研究センター）
12:35-12:45 おわりに
川崎雅司 （東北大学 原子分子材料科学高等研究機構）
第４回 ベースメタル研究ステーションワークショップ
平成20年1月8日，於 東北大学多元物質科学研究所材料物性総合研究棟，参加者数：20名
主題：金属の凝固における不均質核生成の理解と制御
企画担当；柴田准教授(基盤素材プロセッシング研究分野)
(1)
単結晶酸化物基板上の純鉄の濡れ性と過冷度東北大学 多元物質科学研究所 柴田 浩幸
鋼の凝固は主に不均質核生成によって支配されている。この不均質核生成の制御因子を明らかにするために、液 滴法を用いて、単結晶酸化物基板と溶融純鉄間の濡れ性および酸化物基板上における鉄の過冷度を評価した．雰 囲気ガス中の酸素分圧、基板の種類および面方位と濡れ性および過冷度の関係について報告し、液滴と基板の界面 に生成する反応層の関係について議論した．
(2)
鉄合金における不均質核生成に及ぼす核生成助成剤の影響住友金属工業（株） 中島 敬治
鉄鋼中の介在物の組成を様々に制御した試料を示差走査熱量計の中で溶解後冷却し、過冷度の測定を行った結 果を報告した．溶鋼の過冷度を介在物で制御できる可能性を示すと共に、介在物のサイズ分布の重要性を指摘し た．また、測定したデータを基に不均質核生成理論の適用性について議論すると共に、不均質核生成後の凝固組織 をセルラーオートマトン法により予測する方法についても紹介した．
(3)
金属の異質核生成北海道大学 工藤 昌行
鋼の異質核生成におけるアルミナの役割の実験結果を紹介した．次に、これまでの異質核生成に関する最近の 研究を鋼に限らず総合的に議論した。濡れ性と格子整合性との核生成問題への応用をアルミニウム合金や鋳鉄の 黒鉛組織を例に議論し、界面エネルギーの重要性を指摘した。最後に金属材料の最大過冷度に言及し、現状では制 御因子がまだ不明であり、工業的利用にはまだ問題が多いことが指摘された．
学 会 発 表 講 演 目 録
平成 19(2007) 年 1 月 –12 月
多元設計研究部門
物理機能設計研究分野 (海外招待)
• Ultrafast spin injection into self-assembled quantum dots A. Murayama
Symposium of Ultrafast Phenomena in Semiconductors and Nanostructure Materials XI, SPIE Symposium on Integrated Optoelectronic Devices, USA, San Jose (2007.1)
• Defect-insensitive emission probability universally seen in In-containing group-III nitride alloys
S. F. Chichibu, A. Uedono, T. Onuma, B. A. Haskell, A. Chakraborty, T. Koyama, P. T. Fini,S. Keller, S.
P. DenBaars, J. S. Speck, U. K. Mishra, S. Nakamura, S. Yamaguchi, S. Kamiyama,H. Amano, I. Akasaki, J.
Han, T. Sota
34th Conference on the Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces (PCSI-34), USA, Utah (2007.1.14-18)
• II-Nitride Nanowires: Growth, Heterostructures, Epitaxial Alignment, and Applications
J. Han, Z. Ren, T. Henry, Q. Sun, S. -Y. Kwon, Y. K. Song, A. V. Nurmikko, T. Onuma,S. F. Chichibu, H.
Tang
34th Conference on the Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces (PCSI-34), USA, Utah (2007.1.14-18)
• Raditive and nonradiative processes in (Al,In,Ga)N alloy films
S. F. Chichibu, A. Uedono, T. Onuma, B. A. Haskell, A. Chakraborty, T. Koyama, P. T. Fini,S. Keller, S. P.
DenBaars, J. S. Speck, U. K. Mishra, S. Nakamura, S. Yamaguchi, S. Kamiyama, H. Amano, I. Akasaki, J.
Han, T. Sota
14th Semiconducting and Insulating Materials Conference (SIMC-XIV), USA, Arkansas (2007.5.15-20)
• III-Nitride Nanowires and Networks: Growth, Heterostructures, Epitaxial Alignment, and Applications J. Han, S. Chichibu, H. Tang
The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7, USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Origin of defect-insensitive emission probability in (Al,In,Ga)N alloy films containing In S. F. Chichibu
The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7, USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Progress of nonpolar m-plane InGaN/GaN laser diodes
K. Okamoto, H. Ohta, S. F. Chichibu, T. Tanaka, T. Tanabe, H. Takasu
The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7, USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Spin dynamics in wide bandgap semiconductors and nanostructures - potential spintronic materials
W.M. Chen, I.A. Buyanova, A. Murayama, Y. Oka, S.J. Pearton, D. P. Norton, C.R. Abernathy, A. Osinsky, J. W. Dong
XVI International Materials Research Congress, Mexico, Cancun (2007.10)
• ZnO for spintronics: some critical issues
W.M. Chen, I.A. Buyanova, A. Murayama, Y. Oka, D. P. Norton, S.J. Pearton, A. Osinsky, J. W. Dong 2007 MRS Fall Meeting, USA, Boston (2007.11)
• Spin dynamics and spin injection in II-VI semiconductors and nanostructures I.A. Buyanova, W.M. Chen, A. Murayama, Y. Oka
The 8th Japan-Sweden QNANO Workshop, Sweden, Lund (2007.12) (海外一般)
• Relation between the near-band-edge emission intensity and structural defects in AlN epilayers
T. Koyama, M. Sugawara, T. Hoshi, P. Cantu, J. F. Kaeding, R. Sharma, T. Onuma, S. Keller, U. K. Mishra, S. P. DenBaars, S. Nakamura, T. Sota, A. Uedono, S. F. Chichibu
34th Conference on the Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces (PCSI-34), USA, Utah (2007.1.14-18)
• Impacts of morphological features of Gan Templates on the In-incorporation efficiency in nonpolarm-plane InxGa1−XN/GaN multiple quantum wells
T. Onuma, A. Chakraborty, M. McLaurin, B. A. Haskell, T. Koyama, P. T. Fini, S. Keller, S. P. DenBaars, J. S. Speck, S. Nakamura, U. K. Mishra, T. Sota, S. F. Chichibu
34th Conference on the Physics and Chemistry of Semiconductor Interfaces (PCSI-34), USA, Utah (2007.1.14-18)
• Spin injection in a coupled system of a diluted magnetic semiconductor Zn(Cd)MnSe and self-assembled quantum dots of CdSe
D. Dagnelund, I. A. Buyanova, W. M. Chen, A. Murayama, T. Furuta, K. Hyomi, I. Souma, Y. Oka 7th Int Conf on Physics of Light-Matter Coupling in Nanostructures, Cuba, Havana (2007.4)
• Formation of Zn-In-Se compounds on CIGS film by the thermal annealing in a Dimethylzinc stream M. Sugiyama, A. Miyama, A. Umezawa, T. Yasuniwa, A. Kinoshita, H. Nakanishi, S. F. Chichibu
Materials Research Society 2007 Spring Meeting, Symposium Y: Thin-Film Compound Semiconductor Pho-tovoltaics, USA, CA (2007.4.9-13)
• Magneto-optical and tunable laser excitation spectroscopy of carrier and spin injection from ZnCdMnSe diluted magnetic quantum well to CdSe nonmagnetic quantum dots
D. Dagnelund, I. A. Buyanova, W. M. Chen, A. Murayama, T. Furuta, K. Hyomi, I. Souma, Y. Oka 2007 E-MRS Spring Meeting, France, Strasbourg (2007.5)
• Exciton spin injection from a ZnCdMnSe diluted magnetic quantum well to self-assembled CdSe quantum dots
D. Dagnelund, I. A. Buyanova, W. M. Chen, A. Murayama, T. Furuta, K. Hyomi, I. Souma, Y. Oka
The fourth International School and Conference on Spintronics and Quantum Information Technology (Spin-tech IV), USA, Maui (2007.6)
• Microstructural Evolution in the Initial Growth Stage of m-Plane GaN on m-Plane SiC with a High-Temperature Grown AIN Buffer
Q. Sun, S. -Y. Kwon, Z. Ren, J. Han, T. Onuma, S. F. Chichibu:
49th Electronic Materials Conference (EMC-49), USA, Indiana (2007.6.20-22)
• Pump-probe Study of Carrier-spin Injection in a Diluted Magnetic Double Quantum Well of CdMnTe/CdTe A. Murayama, K. Nishibayashi, N. Kono, K. Saito, I. Souma, Y. Oka
The 13th International Conference on II-VI Compounds, Korea, Jeju (2007.9)
• Spin-injection Dynamics and Effects of Spin Relaxation in Self-assembled Quantum Dots of CdSe T. Furuta, K. Hyomi, I. Souma, A. Murayama, Y. Oka, D. Dagnelund, I.A. Buyanova, W.M. Chen The 13th International Conference on II-VI Compounds, Korea, Jeju (2007.9)
• Transfer Dynamics of Spin-polarized Excitons in ZnCdMnSe/ZnCdSe Double Quantum Wells J.H. Park, I. Souma, A. Murayama, Y. Oka, D. Dagnelund, I.A. Buyanova, W.M. Chen The 13th International Conference on II-VI Compounds, Korea, Jeju (2007.9)
• Electron-spin Relaxation Induced by Mn Spins and Effects of LO-phonon Scattering in CdMnTe Quantum Wells
K. Saito, I. Souma, A. Murayama, Y. Oka
The 13th International Conference on II-VI Compounds, Korea, Jeju (2007.9)
• Excitons in III-V/II-VI Heterovalent Quantum Wells
A.A. Toropov, Ya.V. Terent ev, S.V. Ivanov, P.S. Kop ev, T. Koyama, K. Nishibayashi, A. Murayama, Y.
Oka, A. Golnik, J. Gaj
The 13th International Conference on II-VI Compounds, Korea, Jeju (2007.9)
• Correlation between the violet luminescence intensity and defect density in AlN epilayers grown by NH3 source molecular beam epitaxy
T. Koyama, M. Sugawara, T. Hoshi, J. F. Kaeding, R. Sharma, S. Nakamura, A. Uedono, S. F. Chichibu The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7), USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Quantum-confined Stark effects in nonpolarm-plane InxGa1−xN/GaN multiple quantum well light-emitting diodes fabricated on low defect density free-standing substrates
T. Onuma, H. Amaike, M. Kubota, K. Okamoto, H. Ohta, J. Ichihara, H. Takasu, S. F. Chichibu The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7), USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Observation of well-resolved bound, free, and higher order excitons in AlN epilayers grown by metalorganic vapor phase epitaxy
T. Onuma, T. Koyama, K. Kosaka, K. Asai, S. Sumiya, T. Shibata, M. Tanaka, T. Sota, A. Uedono, S. F.
Chichibu
The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7), USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Homoepitaxial growth of nearly stacking-fault-free m-plane (In,Ga)N films by metalorganic vapor phase using low defect density fress-standing substrates
S. F. Chichibu, M. Kubota, H. Yamaguchi, L. Zhao, K. Okamoto, H. Ohta
The 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7), USA, Nevada (2007.9.16-21)
• Correlation between the violet luminescence intensity and defect density in AlN epilayers grown by NH3 source molecular beam epitaxy
S. F. Chichibu, T. Koyama, M. Sugawara, T. Hoshi, J. F. Kaeding, R. Sharma, S. Nakamura, A. Uedono The 34th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2007), Japan, Kyoto (2007.10.15-18)
• Preparation of ZnO:Ga thin films by helicon-wave-excited plasma sputtering method S. Masaki, H. Nakanishi, M. Sugiyama, S. F. Chichibu
The 34th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS 2007), Japan, Kyoto (2007.10.15-18)
• Helicon-wave-excited plasma sputtering deposition of CuAlO2 thin films S. Takahata, T. Imao, H. Nakanishi, M. Sugiyama, S. F. Chichibu