ZnO-SnO₂（ZTO）は、安価で環境に負荷をかけない元素で構成され、透過率が高く、アモルファスになりやすい。また、 非加熱条件で成膜しても、比較的高いHall移動度を示す。このため、大面積に均質で高電界効果移動度を有する透明薄膜トランジスタ（TFT）の作製が期待される材料である。本研究では、ウェットエッチングによる素子分離を行ったTFTに対して、ポストアニールを行い特性に与える影響を調べた。

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グロー放電によりCF₄プラズマをイオン照射したn-GaN膜をC-V法と光容量過渡分光法を用いて電気的にダメージ評価した。イオン照射時間に依存して有効キャリア濃度が減少する領域が形成されていること、伝導帯下3.25eVのアクセプター型欠陥準位が増加することが分かった。この欠陥準位は、イオン衝撃により導入されたV_Gaが内方拡散し、残存水素と結合したV_Ga-H₃複合欠陥に起因するものと推定される。

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炭素ドーピングを行ったSi 基板上AlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造のストレス電圧印加後のターンオン容量回復特性評価と欠陥準位評価を行い、両者の相関を検討した。GaN:Cバッファ層には伝導帯下2.1, 2.75, 3.25eVに3 つの欠陥準位が顕在化するが、特に3.25eV の炭素関連のアクセプター欠陥準位のホール生成よる遅い電荷中和がターンオン容量回復特性を支配していると考えられる。

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カーボンナノウォール(CNW)はグラフェンを重ねた構造をもつナノカーボン材料であるが，触媒なしに成長できる利点を活かしたデバイスプロセスの開発が望まれていた．そこで，我々はグラフォエピタキシープロセスを拡張して自己配列化CNWを成長させることでFET構造を作製し，CNWの電子デバイス応用を目指している．本発表では，FETプロセスのためのプラズマ処理に関して述べる．

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シリコン(Si)表面の極薄酸化膜成長中における酸化膜電荷の生成について交流表面光電圧(AC SPV)法により調べた。 熱酸化したp型SiのAC SPV周波数特性から、表面が弱反転状態であり、正の酸化膜電荷の生成が確認された。また、酸化膜厚によって表面電位が変化しており、生成される正電荷量が変化することを示唆している。

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新しいLSIの配線材料としてカーボンナノ材料(CNM)が注目され、この微細孔配線として、CVDによるCNM作製が試みられている。一方、超臨界二酸化炭素(scCO₂)は低粘度・高拡散性から、CVDと比べて数百倍の微細孔への材料供給が期待できる。我々はエタノールを原材料とし、高真空スパッタで作製されたCo基板(Co/Al₂O₃)上に scCO₂で供給してCNM作製を試みた。作製されたCNMの形状について、圧力、温度依存性を発表する。

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空間変調器とは光の波面を制御することにより光通信の高速化などを可能とする基幹デバイスである。本研究では、高速動作・低駆動電圧化を行うためGaAs半導体を活性層とし、活性層に対して垂直に光を入れる新規の光変調器を提案する。ここでは、液相エピタキシャル法による高純度i-GaAs結晶の成長・評価を行い、電界印加に伴う電子空乏層でのバンドギャップ吸収端変調による光変調器の基礎的検討を行った。 

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近年注目されているペロブスカイト型太陽電池の電流電圧特性には，大きなヒステリシスが現れるだけでなく，その現れ方も多様である．開放電圧側から短絡電流側へのスキャンで電流値が多くなる場合と，逆に少なくなる場合の双方のケースがあり，区々である．これらの特性を回路シミュレーターで再現し，用いた等価回路や分散定数の特徴からそれぞれのケースにおけるヒステリシス発生の原因について検討を行った．

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電界放出電子源のもつ物理的なパラメータを電子放出特性から抽出する手法として考案された切片傾き解析のこれまでのさまざまな検討結果について概説し、何がどこまでわかるのかといったことについて整理する。

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短焦点の静電発散レンズを用いると平面上から放出された荷電粒子の位置分布を高い倍率で投影することができる。発散レンズの電極形状や平面で生成する荷電粒子の横方向初速度が拡大投影に及ぼす影響について調べた。

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未利用廃熱量が多い低温度域のエネルギーハーベスティングを目指し、新たな熱電素子材料の開発が求められている。最近我々は、p型GeSn薄膜に対して、高効率変換に必須の「低い熱伝導率と高い電気伝導率の両立」ができることを見出した。熱電素子にはn型の材料開発も必要である。本講演では、分子線エピタキシー法を用いて形成したn型GeSn薄膜の熱電物性を明らかにし、熱電素子への応用の可能性について議論する。

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光通信帯域に適合する光学材料としてSi1–xSnx直接遷移型半導体の創生に注目が寄せられている。最近我々は、InP(001)上において、固溶限（0.1%）を凌駕する超高Sn組成Si1–xSnx薄膜（x~0.4）の固相成長に成功し、その光学特性を明らかにした。集積回路上への混載を考え、本講演では、p型Si1–xSnx薄膜をSi(001)上に形成し、その光学特性および電気特性を明らかにする。

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酸化物半導体であるIGZO薄膜は、a-Si TFTに比べ10倍以上の移動度を持つ。またスイッチング特性に優れており、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子としての応用が期待されている。
我々の研究室ではRAS(Radical Assisted Sputtering)法を用いて、IGZO薄膜の高速低温成膜を試みている。本研究では作製した薄膜の電気特性および構造を明らかにすることを目的としている。

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InSb薄膜は、電子移動度が非常に高いことから高感度なホール素子として用いられる。
我々の研究室ではスパッタリング法により成膜した後、焼成を行うことでInSb薄膜の作製を試みている。その過程において、焼成により膜の酸化や蒸発が生じることで成分化学組成比が変化し、電気的特性が減少することが問題視されている。
本研究は、焼成前後のInSb薄膜の成分化学組成比と物性の関係を明らかにすることを目的としている。

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GaAs/Si構造は、多接合型太陽電池等への応用が期待されている。本構造の格子定数差等に起因する欠陥の低減手法として、Geバッファ層が提案されている。近年、安全で取扱いが容易な新しいGe原料としてt-C₄H₉GeH₃（tBGe）が提案されているが、各種基板上での反応過程など不明な点が多い。本研究では、Si又はGaAs基板上におけるtBGeの表面反応と成長初期過程を明らかにすることを目的とした。

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本研究では、ラジカルを用いた併用式スパッタリング法を利用して、高速低温条件下で作製した酸化チタン光触媒薄膜の成長メカニズム解明を目的としている。スパッタ薄膜の構造は、スパッタ粒子の運動エネルギーにより変化することが知られている。様々な運動エネルギーにおけるスパッタ薄膜の成長過程を数原子レベルで構成されたスパッタ薄膜構造のその場観察を行うことで明らかにした。

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有機エレクトロニクスの研究・開発においてpnヘテロ接合界面の構造制御は重要な課題である。これまでに我々は代表的なp型有機半導体材料であるペンタセン単結晶上でn型半導体材料であるC₆₀被覆層がエピタキシャルに成長することを報告した。本研究ではペンタセン同様に正孔移動度が高いp型有機半導体材料であるルブレン単結晶を基板として用い，C₆₀とのヘテロ接合界面の整合関係を射入射X線回折法を用いて解析した。

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不揮発性の電気抵抗変化を誘起する材料として、Siプロセスと最も相性の良いSiO_xを選択し、EB蒸着により堆積したSiO_x薄膜(x =1.8 ; 厚さ:~10nm)をNi電極で挟んだダイオードを作成した。電流パルス(-1mA)を印加することで、400us程度で高抵抗から低抵抗状態に切り替わり、その後、1msの電圧パルス(-0.6V)により低抵抗から高抵抗状態に変化する。また、これらのパルス印加を交互に行うことで、1桁の電気抵抗比を持つスイッチングが繰り返し生じることが分かった。

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グラフェンを作製するためにプラズマCVD法は低温成長が可能な方法であるが、現在のところ十分な結晶性は得られていない。このため、成長過程の表面状態を観察し、解析および制御することが重要であると考える。そこで、本研究ではマグネトロンプラズマを用いたCVDにより、圧力10 Paにおいてグラフェンを作製した。ラマン分光分析を行ったところ2DピークとGピークの高さ比が0.6程度であった。

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プラズマ配向カーボンナノチューブ（CNT）を電界電子放出型ディスプレイの電子源として用いるとき、局所的に発光することが技術的な問題となっている。そこで、その原因を調べるため、触媒金属（Ｆｅ）をパターニングし、ＣＮＴを選択成長した後、後処理により円錐状のＣＮＴの束を作製した。作製した電子源からの電界電子放出による発光分布を画像で記録し、ＣＮＴ束のＳＥＭ観察の結果と対応させた。

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アルコールガスのプラズマ中で、ダスト微粒子のクーロン結晶を生成することで微粒子表面へのダイヤモンドコーティングを行うことを目指している。今回、自作した13.5MHzのRF電源を用いてクーロン結晶の生成に成功し、また、テフロンパイプを用いた静電引力による微粒子の回収に成功した。ビデオ公開中 http://sprite.eng-scl.setsunan.ac.jp/sst_lab//2015/dusty_plasma_2015.html

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低温プラズマは多くのプラズマプロセスに用いられている。プロセスにはプラズマ状態が近い気体のプリカーサを用いる。そのため常温で機体の物質、例えばO₂、N₂、CO₂等をプロセスに用いる。 だがプロセスによっては常温で液体のプリカーサを持ちなくてはならないことがある。その際に人体に影響を及ぼすものがある。ここで我々はこのようにプリカーサを液体のままプロセスに用いることで、この問題点に解決を試みる。

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近年，マイクロスケールの構造を有する金型（微細金型）を用いた射出成形により，マイクロ流体チップなど微細構造をもつ樹脂製品を生産するニーズが高まっている．この金型は現在シリコンやニッケル製が主流であるが，耐久性などにおいて様々な課題がある．我々はプラズマエッチングを応用し，靱性，弾性など機械特性に優れた材料であるチタンの高精度微細加工を行うことで，高耐久性の射出成形用微細金型を作製することを試みた．

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我々は、Siに対して局所高速エッチング加工が可能な吸引プラズマ法を用い、Si基板で支持されるSiO₂ダイヤフラム構造の新しい作製法を開発した。ダイヤフラム構造はMEMS等に広く応用されているが、従来技術での作製プロセスでは多段の工程を要した。本研究では各種実験条件の違いによる加工レートの制御法を確立し、SiO₂/Si基板をSi側よりエッチングしてSiO₂のみ残す簡便かつ制御性の良いプロセスを開発した。

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カーボンナノチューブ(CNT)薄膜を形成した電極間で気体の絶縁破壊を発生させると，電極間で生じる火花放電に沿って短いCNTがフィラメント状に連なり，架橋を形成することを見出した。この現象は，各種センサやCNT紡績などに利用できる可能性がある。架橋形成条件について詳細に調査した結果，ガス種やCNT電極に印加する電圧の極性による影響がみられた。

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鉄内包カーボンナノチューブ(Fe@CNT)はナノワイヤーの高いアスペクト比に起因する形状磁気異方性を示す。我々は，フェロセンを用いた化学気相成長法(CVD)で触媒金属/SiO2基板上に鉄または炭化鉄を内包したFe@CNTを合成している。触媒金属酸化によるFe@CNTの磁気特性への影響を調べたところ，触媒の酸化状態に依存してFe＠CNTの磁気特性が変化することが分かった。

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我々は減圧下で原料ガスをノズルにより基板へ照射しCVDを行う，ノズル照射型減圧CVD法によるグラフェンの成長特性を調べてきた。今回は，薄膜の結晶性がグラフェン成長にどう影響するかを調べることを目的として，真空蒸着法およびスパッタ法を用いて，異なる結晶性を有する触媒薄膜形成を行い成長特性の比較を行った結果について報告する。

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カーボンナノチューブ(CNT)は高い熱伝導特性を持ち，また通電により発熱することから，これをシート上にして，高い柔軟性を持つ薄膜状シート型発熱体として利用できる。我々は高速応答性を有し，よりで高温（＞300℃）まで加熱可能なフレキシブルヒータを製作するため，化学気相成長法(CVD法)で生成した多層CNTを有機溶媒中に分散させ，これを基板上にスプレー堆積してCNT薄膜を作製，その加熱特性を評価した。

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電界蒸発現象により単一の銀ナノ微粒子をSi基板上に作製し、その微粒子の光物性をSTM発光により明らかにする研究を行った。微粒子サイズが大きくなると可視領域の発光強度が大きくなり、ピークシフトすることがわかった。このような微粒子形状に依存した発光は、微粒子のLSP共鳴で説明される。FDTDによる理論解析においても、適切な探針構造を指定することで微粒子の大きさに依存した発光スペクトル変化が再現された。

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グラフェン形成過程の透過電子顕微鏡（TEM）動的観察は、合成基礎の構築、応用範囲拡充の両観点から重要である。合成触媒Cu（微粒径）と非晶質Cから成る針状ナノ複合材をTEM内で通電加熱することにより、針状試料の高温部からCu微粒子の蒸発とグラフェン形成が生じ、徐々に針状試料全体にグラフェンが形成されていく様子をその場TEM観察により明らかにした。グラフェン形成前後で約10倍の電流通電が可能であった。

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インコネルやハステロイなどの超耐熱合金は,部材の高い信頼性を保つために損傷をナノスケールで評価 ・ 制御することが重要な研究課題となっている．電子顕微鏡の組織観察と同時に応力負荷試験を行い,金属材料の微細組織の変形過程や破断の瞬間を捉えることが可能になれば,金属材料を損傷評価 ・ 制御する上で重要な知見を得ることができる.本研究では SEM 内で引張試験が行える装置を試作し,Ni 超合金ワイヤーの特性を評価する.

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基板上に担持されたナノカーボン材料への電子照射効果を分子動力学法を用いて解析した。電子照射効果は弾性衝突断面積を用いた二体衝突モデルを用いて分子動力学法に導入した。高エネルギー電子の衝突により叩き出された炭素原子が基板から後方散乱を受けることにより、自立したナノカーボン材料とは異なる構造変化の傾向を示した。

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有機分子を半導体に応用する有機エレクトロニクスに注目が集まり、金属フタロシアニン薄膜の堆積に関して研究への関心が高まっている。本研究では銅フタロシアニン(CuPc)をSi(100)上に蒸着し、薄膜の構造について走査型トンネル顕微鏡と低速電子線回折を用いて観察した。また、蒸着量や蒸着時の基板温度について条件を変化させ、それに伴う構造の変化について比較・検討を行い、CuPc薄膜の構造について調査した。

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本研究では、従来CNTの生成方法として確立されているSiC表面分解法を用いた研究を行っており、その際、CNT生成に影響を及ぼすと考えられるSiC基板表面に着目し、熱処理前のSiC基板表面に予めイオンビームを照射し表面の構造を変化させ、熱処理を行うことでCNT生成にどのような影響を与えるか調査した。また、イオンビーム照射条件の変更、および解析を行い、CNT生成機構の解明や生成制御の可能性を調査した。

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電子刺激脱離したアルカリハライド表面の様子をkeV陽子の表面散乱で調べている。
電子線照射により刺激脱離したアルカリハライド表面には単原子深さの矩形ピットが形成され，照射量に応じて１原子層ずつ剥離するように脱離していく。この表面に入射し，散乱したkeV陽子の散乱強度から表面の一層脱離の様子を調べた。

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ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の用途はあらゆる産業分野に広がっており，低摩擦係数，耐熱性，難燃性，電気絶縁性，耐薬品性，耐候性など優れた特性を有する。本研究ではAｒ^＋イオンビーム照射の際のPTFE基板温度を変化し，表面に形成される針状構造に対する熱の影響を調査した。

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マグネタイトのVerwey転移機構を解明するため，X線光電子磁気円二色性を原子サイトごとに分離する実験手法を開発した．これは左右円偏光で励起された吸収スペクトルを原子サイトごとに異なる前方収束ピークの発現方向に限定して取得することで情報を分離するものである．Fe(A)およびFe(B)サイトの最近接原子方向が異なることを利用してそれぞれの前方収束ピークの回転シフトからスピン情報抽出を試みる．

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昨年度の本連合講演会において、我々は材料の新しい空準位計測法として二光子-光電子収量分光法を提案した。これは超短パルスレーザを用いたポンプ-プローブ分光法の技術を応用することで、励起一重項および三重項状態にある空準位の電子の束縛エネルギーを任意雰囲気下で決定することを目標としている。本発表では、その研究開発状況として、有機半導体ペンタセン薄膜中に生成する光励起種からの光電子放出の結果を報告する。

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エミッタ先端にC60を吸着させその時の電子放出特性と電子放出像（FEM像））を計測した。予想される仕事関数と比較して低電界で電子が放出され、特異なFEM像を観測した。さらに、エネルギー分析の結果も加味して、その起源について議論する。

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多環芳香族炭化水素(PAH)内の炭素骨格の組み換わり（転位）の観測は、グラフェン構造におけるStone-Wales欠陥の生成・修復メカニズムを理解する上で重要である。本研究では、表面に吸着した有機分子内部の炭素骨格を可視化することができる非接触式原子間力顕微鏡(ncAFM)を用いて、アズレン（７員環-５員環）構造を持つPAH分子の測定を行った。分子を吸着したCu表面をアニールすることで、そのアズレン構造が、フルバレン（５員環-５員環）構造に転位することを見出した。このような転位は溶液中では起こらないため、Cu表面が触媒となり進行する特異的な反応であることが示唆される。

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グラファイトのエッジの表面酸化物のひとつであるorthoキノン残基と、orthoフェニレンジアミン誘導体を反応させることにより、グラファイトに共役したピラジンを合成した。構造はXPS、X線吸収スペクトルにより同定した。また表面電気化学測定により、自己集合性単分子膜程度の表面密度を有し、十分に早い酸化還元速度で酸化還元できることが明らかとなった。ピラジン誘導体を系統的に変化させることで、より合理的な形で電気化学的酸素還元特性を制御できることが明らかとなった。

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本研究では、室温のPd(110)表面における水素吸着、表面再構成、水素吸蔵の各過程を、in-situで実時間計測した。特に、これらの反応に対する原子状水素およびCOの影響を明らかにすることを目的とした。原子状水素と分子状水素では表面形状変化に明確な差異が見られた。さらに、原子状水素においては水素吸蔵時に表面形状変化の可能性が考えられた。講演ではSTMによる表面形状計測の結果も交えて議論する。

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球状多孔質ヒドロキシアパタイトに酸化チタン光触媒粒子を担持した複合材料を合成した。メチレンブルー水溶液の脱色率は酸化チタン単体に対し複合材料は大きかった。材料に紫外光を照射後、ロイコクリスタルバイオレットを混合し暗所で静置したところ、ロイコクリスタルバイオレットは紫色に変化し、光触媒反応により生成した電子が酸化チタンからヒドロキシアパタイトへ移動し、正孔との再結合が制限されていることが示唆された。

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Au-Ni触媒のモデル系としてAu/Ni(111)表面を作製し、その表面上におけるNO-CO反応過程をを赤外反射吸収分光法、昇温脱離法、及び第一原理計算を用い解析した。その結果、Auは反応律速過程であるN₂生成脱離を促進する効果があると分かった。

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ドロマイトは炭酸塩鉱物の一種であり、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムの結晶の固溶体である。だが、その形成機構は未だ明らかにはなっていない。そこで、炭酸塩鉱物の形成機構の解明のために、液中で結晶表面のリアルタイム観察を行った。我々は、周波数変調型原子間力顕微鏡(FM-AFM)を観察装置として用いることで、物質表面の凹凸形状を原子スケールで画像化した。  

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Confined trimethylphosphine (TMP) molecules in pyrrole molecular corral can be utilized as a molecular electronic device if the motion of the TMPs can be controlled. We have attempted to regulate the dynamic motion of TMPs by changing the scanning tunneling microscopic measurement conditions. The motion of enclosed TMP adsorbates affected by the sample bias and under lower sample bias conditions TMP adsorbates move more frequently. In this instance, there is a possibility of electrons tunneling into antibonding orbital of Si-P bond and thereby weakening it, forcing TMP adsorbates to move.

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The research deals with studies on construction of sensors based on quartz crystal microbalance containing graphene oxide TiO₂ composite. GO was prepared using Hummers method. TiO₂ particle size was varied using TAYCA P25 and liquid phase depositedTiO₂. Composite was spin coated on gold coated QCM resonator and sensing performance of resonators were examined by changing EtOH concentration. All responses were similar in shape and QCM frequency decreased proportionally to the gas concentration. 

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強い光触媒作用を発現するTiO₂では，結晶構造や面方位によって光触媒活性が異なる。その原因として吸着活性や電子状態，あるいは光励起キャリアの挙動がバルクや表面の原子構造に依存すると考えられているが，決定的な因子は未解明である。本研究は，TiO₂の表面構造と分子吸着の相互作用の強さの関係を明らかにすることを目的として行われた。ルチル型TiO₂結晶の4つの低指数表面を0.5mTorrのCOとO₂雰囲気に曝露した状態を準大気圧光電子分光により評価し，吸着活性の面方位依存性を検証した。

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分子認識や分子変換の機能を持つ分子デバイスを作製する手法として自己組織化単分子膜(SAM)による表面修飾がある。分子が表面で望み通りの動作をするか確かめるためには分子の電気化学的挙動について理解し制御する必要がある。そこでラマン分光測定用の電気化学セルを作製し、種々のp-置換ベンゼンチオール(BT)SAM修飾Au電極表面を銀ナノ粒子によるギャップモードラマン分光法により測定し、BTSAMの電気化学的挙動について調査を行った。

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粒径や結晶構造の異なる様々なTiO2サンプルを用いて、水分解による水素酸素発生評価を行った。

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