| 1. 酸化物とエレクトロニクス 1 |
| 1.1 はじめに 1 |
| 1.2 酸化物の物性と応用 2 |
| 1.3 酸化物高温超伝導のインパクト 5 |
| 1.4 酸化物ナノテクノロジー 8 |
| 1.5 本書の構成 10 |
| 2. 酸化物概論 11 |
| 2.1 はじめに 11 |
| 2.2 金属酸化物の熱力学 12 |
| 2.2.1 エリンガム図の作製法 12 |
| 2.2.2 エリンガム図の薄膜プロセスへの応用 14 |
| 2.2.3 酸素不定比性、点欠陥およびそのKyoger-Vink表記法 15 |
| 2.3 酸化物原料と加工プロセス 17 |
| 2.3.1 原料 17 |
| 2.3.2 酸化物粉体の人工的作製 18 |
| 2.3.3 焼結 20 |
| 2.3.4 薄膜化 21 |
| 2.3.5 単結晶 22 |
| 2.4 結晶構造と相転移 23 |
| 2.4.1 プロブスカイト型構造 23 |
| 2.4.2 蛍石型構造 25 |
| 2.4.3 ルチル構造 26 |
| 2.4.4 スピネル構造 26 |
| 2.4.5 構造相転移の材料特性への影響 28 |
| 2.5 物性とその制御 30 |
| 2.5.1 イオン半径 30 |
| 2.5.2 導電性酸化物 30 |
| 2.5.3 ソフトフェライト 33 |
| 2.5.4 プロブスカイトとその類縁体 34 |
| 2.5.5 誘電性 36 |
| 2.5.6 イオン導電性 37 |
| 2.6 データベース 38 |
| 2.6.1 データベース 38 |
| 2.6.2 成書 39 |
| 3. 酸化物の電子構造 41 |
| 3.1 はじめに 41 |
| 3.2 電子構造と物性 42 |
| 3.2.1 ZSAダイアグラム 42 |
| 3.2.2 金属 44 |
| 3.2.3 誘電体 45 |
| 3.2.4 磁性体 45 |
| 3.2.5 導電性とドーピング:高温超伝導 46 |
| 3.3 実験による解析 47 |
| 3.3.1 光電子分光 47 |
| 3.3.2 核磁気共鳴 49 |
| 3.3.3 中性子散乱 50 |
| 3.4 電子状態の理論 53 |
| 3.4.1 密度汎関数理論 53 |
| 3.4.2 バンド計算法 55 |
| 3.4.3 LDA+U法 56 |
| 3.4.4 LCAO法とタイトバインディングモデル 57 |
| 3.5 バンド構造の代表例 58 |
| 3.5.1 BaTiO3 58 |
| 3.5.2 LaMO3(M=3d遷移金属) 60 |
| 3.5.3 LaMnO3およびLa0.8Ba0.2MnO3 64 |
| 3.5.4 非磁性La2CuO4 67 |
| 3.5.5 CdIn2O4 69 |
| 4. 酸化物電子材料・デバイス 74 |
| 4.1 はじめに 74 |
| 4.2 酸化物半導体センサ 75 |
| 4.3 半導体メモリと酸化物材料 79 |
| 4.4 高誘電率材料とDRAM応用 82 |
| 4.5 強誘電体材料と不揮発性メモリ 87 |
| 4.5.1 不揮発性メモリ用強誘電体 87 |
| 4.5.2 FeRAMの構造と原理 89 |
| 4.5.3 FeRAMの報告例と特性 94 |
| 4.6 酸化物電極 101 |
| 4.7 超伝導応用デバイス 103 |
| 4.7.1 超伝導マイクロ波デバイス 103 |
| 4.7.2 3端子素子 105 |
| 4.7.3 高温超伝導SQUID 107 |
| 4.8 圧電性とその応用-超音波モータ 110 |
| 4.9 マイクロ波デバイス-誘電体薄膜を利用したMMIC 111 |
| 5. 酸化物光材料・デバイス 117 |
| 5.1 はじめに 117 |
| 5.2 屈折率と結晶中の光波の伝搬 118 |
| 5.3 電気光学効果と応用デバイス 119 |
| 5.3.1 電気光学効果 119 |
| 5.3.2 応用デバイス 122 |
| 5.4 音響光学効果と応用デバイス 127 |
| 5.4.1 音響光学効果 127 |
| 5.4.2 応用デバイス 128 |
| 5.5 磁気光学効果と応用デバイス 131 |
| 5.5.1 ファラデー効果 132 |
| 5.5.2 応用デバイス 133 |
| 5.6 フォトルミネッセンスと固体レーザ応用 135 |
| 5.6.1 レーザの原理 135 |
| 5.6.2 固体レーザ応用 137 |
| 5.6.3 導波路レーザ 140 |
| 5.7 非線形光学効果とその応用 141 |
| 5.7.1 非線形光学効果 141 |
| 5.7.2 擬似位相整合(QPM) 145 |
| 5.7.3 薄膜デバイス 146 |
| 5.8 フォトリフラクティブ効果とその応用 147 |
| 5.8.1 フォトリフラクティブ結晶 147 |
| 5.8.2 応用技術 149 |
| 6. 酸化物単結晶 156 |
| 6.1 はじめに 156 |
| 6.2 単結晶育成法 156 |
| 6.2.1 チョクラルスキー法 157 |
| 6.2.2 ブリッジマン法 158 |
| 6.2.3 ベルヌーイ法 159 |
| 6.2.4 磁場下での成長法 160 |
| 6.2.5 浮遊帯域法 161 |
| 6.2.6 水熱法 162 |
| 6.2.7 フラックス法 164 |
| 6.3 各種単結晶と物性 165 |
| 6.3.1 誘電体 165 |
| 6.3.2 導電体 172 |
| 6.3.3 超伝導単結晶 172 |
| 6.4 酸化物単結晶基板 179 |
| 6.4.1 基板材料の選定方法 179 |
| 6.4.2 基板表面の原子レベル制御 182 |
| 6.4.3 基板の使用に関する周辺技術 183 |
| 6.4.4 その他の酸化物単結晶基板 183 |
| 7. 酸化物薄膜 188 |
| 7.1 はじめに 188 |
| 7.2 薄膜化の問題点と方法 190 |
| 7.2.1 薄膜化における熱力学と動力学 190 |
| 7.2.2 薄膜の組成制御 193 |
| 7.2.3 酸化物薄膜の作製手順と評価法 194 |
| 7.3 PVD 199 |
| 7.3.1 装置上の問題 199 |
| 7.3.2 真空蒸着、MBE201 201 |
| 7.3.3 パルスレーザ堆積法 202 |
| 7.3.4 スパッタリング法 205 |
| 7.4 薄膜 206 |
| 7.4.1 高温超伝導薄膜 206 |
| 7.4.2 誘電体薄膜 209 |
| 7.4.3 磁性薄膜 210 |
| 7.4.4 透明導電膜 211 |
| 7.4.5 光学機能薄膜 213 |
| 7.4.6 シリコン上の酸化物エピタキシャル成長 214 |
| 7.5 CVD 217 |
| 7.5.1 原料 217 |
| 7.5.2 装置 220 |
| 7.5.3 薄膜作製例 222 |
| 7.6 湿式法 222 |
| 7.7 LPE法 223 |
| 7.8 薄膜のプロセス診断 224 |
| 7.8.1 原子吸光式分子線強度モニター 224 |
| 7.8.2 RHEED 225 |
| 7.8.3 RHEED電子ビームを利用した表面組成分析手法(RHEED-TRAX,RHEED-AES) 227 |
| 7.9 エピタキシャル成長のメカニズムと制御 230 |
| 8. 表面・界面 243 |
| 8.1 はじめに 243 |
| 8.2 酸化物薄膜の構造と評価 244 |
| 8.2.1 酸化物エピ薄膜のマクロな構造 244 |
| 8.2.2 酸化物エピ薄膜の不完全性 246 |
| 8.3 表面の物理的構造 250 |
| 8.3.1 STM、AFMによる実空間での表面モフォロジーの評価 250 |
| 8.3.2 逆格子空間での分析(RHEED、LEED)による表面の結晶構造 252 |
| 8.3.3 エピタキシャル成長過程の構造 255 |
| 8.3.4 最表面の原子層 256 |
| 8.4 表面の電子構造 258 |
| 8.4.1 光電子分光法 258 |
| 8.4.2 STM/STS 261 |
| 8.5 界面の構造 264 |
| 8.5.1 TEM観察 265 |
| 8.5.2 応力と結晶性 267 |
| 8.6 シリコン・酸化物の界面と反応 268 |
| 8.6.1 従来の議論 268 |
| 8.6.2 酸化膜の成長過程 268 |
| 8.7 界面の特性 270 |
| 9. 酸化物新機能 275 |
| 9.1 はじめに 275 |
| 9.2 電子機能 276 |
| 9.2.1 酸化物材料をチャネルとするトランジスタ 276 |
| 9.2.2 単一電子電気伝導 280 |
| 9.2.3 酸化物超伝導体の固有ジョセフソン接合 282 |
| 9.2.4 光パルス照射による酸化物超伝導体のテラヘルツ電磁波発生 284 |
| 9.3 光機能 285 |
| 9.3.1 ZnO励起子(エキシトン)紫外発光 285 |
| 9.3.2 p型透明酸化物半導体と紫外発光ダイオード 290 |
| 9.3.3 透明磁性体 295 |
| 9.4 誘電材料:量子常誘電体と量子強誘電体 299 |
| 9.5 金属-絶縁体転移、超伝導-絶縁体転移 302 |
| 9.5.1 金属-絶縁体転移 302 |
| 9.5.2 超伝導-絶縁体転移 304 |
| 9.5.3 電界効果型トランジスタ(FET) 306 |
| 9.6 新磁性機能 309 |
| 9.6.1 巨大磁気抵抗効果(CMR) 309 |
| 9.6.2 強磁性トンネル結合 313 |
| 9.7 熱電半導体 318 |
| 9.8 複合機能 322 |
| 9.8.1 〔強誘電体/超伝導〕積層膜 322 |
| 9.8.2 酸化物人工超格子 327 |
| 9.9 コンビナトリアルテクノロジーによる酸化物エレクトロニクス材料の高速開発 334 |
| 和文索引 345 |
| 欧文索引 349 |
