先端無機薄膜研究室

指導教員	重里有三教授柏木誠助教
テーマ	DCまたはRFグロー放電を用いたプラズマプロセスによる、高機能な無機薄膜の合成と、キャラクタリゼーションに関する研究

研究内容

高度な機能を有する無機薄膜の合成方法としてスパッタリング法等の物理的気相成長（PVD）法は、幅広い産業分野に於いて、極めて重要な要素技術です。これらの薄膜の電気的、光学的、熱的、力学的な物性は、欠陥構造（結晶としての不完全性、或いは不純物の存在形態）、結晶粒の微細構造や薄膜界面の構造に大きく依存します。重里研では、主としてDC或いはRFグロー放電を用いたプラズマプロセスにより、透明導電膜、光触媒薄膜、エレクトロクロミック膜、サーモクロミック膜、超高硬度薄膜等の様々な高度な機能を有する酸化物や窒化物の無機薄膜の合成と、得られた薄膜の構造・物性の解析に関する研究を行っています。

可能な連携内容(共同研究、試作品作りなど)と相談に対応できる技術分野

透明導電膜 (ITO, IZO, AZO, GZO, ATO, TTO, NTO 等)、透明酸化物半導体 (a-IGZO, a-ITZO, a-IZO 等)、窒化物系機能性薄膜 (GaN, AlGaN, InGaN, InN, AlN, WNx, MoNx 等)、超硬質膜 (TiAlNx, TiSiNx TiSiAlNx, DLC 等)、エレクトロクロミック素子 (WO3, NiOx, MoOx, InNx, SnNx)、サーモクロミック膜 (VO2, W:VO2 等)、種々の光学薄膜（NbOx, TiO2, SiNx, SiO2等）、種々の金属薄膜（遷移金属から貴金属まで、NiMg,GdMg,YMg等のスイッチングミラー材料も）、バリアー膜 (SiNx, Al2O3, DLC, 等)、光触媒膜 (TiO2, WO3, 等) の物理気相成長法（反応性スパッタリング、イオンプレーティング、活性化蒸着法等）や化学気相成長法（種々のCVD 法）に関するコンサルティング（実験機から生産機まで）、共同研究から試作まで。最新の技術動向を含む真空成膜装置設計の助言。プロセッシングプラズマの発生、診断。さらに、これらの機能性薄膜に関する構造解析、化学状態解析、光・電子物性解析等。種々の薄膜デバイスに関するコンサルティング。

左：ロードロックチャンバー付き3カソードRFスパッタリング装置
右：結晶化したIGZO膜の平面TEM観察-低倍像・格子像+電子回折像

主要な論文

Junjun Jia, Yoshifumi Torigoshi, and Yuzo Shigesato, “In situ analyses on negative ions in the indium-gallium-zinc oxide sputtering process”, Appl. Phys. Lett. 103, 013501 (2013).
Junjun Jia, Nobuto Oka, and Yuzo Shigesato, “Direct observation of the band gap shrinkage in amorphous In2O3–ZnO thin films”, J. Appl. Phys. 113. 163702 (2013).
Junjun Jia, Aiko Takasaki, Nobuto Oka, and Yuzo Shigesato, ” Experimental observation on the Fermi level shift in polycrystalline Aldoped ZnO films” J. Appl. Phys. 112, 013718 (2012).
N. Oka, S. Yamada, T. Yagi, N. Taketoshi, J. Jia, Y. Shigesato, “Thermophysical Properties of SnO2-based Transparent Conductive Film: Effect of Dopant Species and Structures, Compared with In2O3-, ZnO-, TiO2-based Films”, Journal of Materials Research, 29(15) 1579 (2014).
J. Jia, N. Oka, M. Kusayanagi, S. Nakatomi, Y. Shigesato, “Origin of carrier scattering in polycrystalline Al-doped ZnO films” Applied Physics Express, 7(10):105802, (2014).
N. Oka, A. Murata, S. Nakamura, J. Jia, Y. Iwabuchi, H. Kotsubo, and Y. Shigesato, “Visible-light active thin-film WO3 photocatalyst with controlled high-rate deposition by low-damage reactive-gas-flow sputtering”, APL materials, 3, 104407 (2015).
Junjun Jia, Yoshifumi Torigoshi, Emi Kawashima, Futoshi Utsuno, Koki Yano, and Yuzo Shigesato,“Amorphous indium-tin-zinc oxide films deposited by magnetron sputtering with various reactive gases: Spatial distribution of thin film transistor performance”, Appl. Phys. Lett. 106, 023502 (2015).
J. Jia, K. Taniyama, M. Imura, T. Kanai and Y. Shigesato, ”Visible-light Active TiO2 Photocatalyst by Multilayered with WO3 Film”, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 17342 (2017).
Junjun Jia, Ayaka Suko, Yuzo Shigesato, Toshihiro Okajima, Keiko Inoue, Hiroyuki Hosomi, “Evolution of Defect Structures and Deep Subgap States during Annealing of Amorphous In-Ga-Zn Oxide for Thin-Film Transistors”, PHYSICAL REVIEW APPLIED, 9, 014018 (2018).
Junjun Jia, Ai Takaya, Takehiro Yonezawa, Kazuhiko Yamasaki, Hiromi Nakazawa, and Yuzo Shigesato, "Carrier densities of Sn-doped In2O3 nanoparticles and their effect on X-ray photoelectron emission", J. Appl. Phys. 125, 2453031-6 (2019).

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研究者情報

教授：重里有三
学位	博士（工学）
所属学会	日本物理学会, 応用物理学会, 日本セラミックス協会, 日本結晶成長学会, MRS,日本MRS, 日本熱物性学会, 日本表面真空学会, 電気化学会, 日本化学会
研究分野	物質科学, 無機化学、固体化学、薄膜工学

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助教：柏木誠
学位	博士（工学）
所属学会	日本伝熱学会, 日本熱物性学会, 日本機械学会, 応用物理学会
研究分野	伝熱工学, ナノ・マイクロスケール熱物性計測

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