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キーワード：
ZnO関連物質の基礎データ/結晶成長/バルク結晶成長/エピタキシー法/透明導電膜/LED/酸化亜鉛系トランジスタとその応用/酸化亜鉛蛍光体とその関連材料/種々のデバイス/ZnOナノクリスタル/酸化亜鉛の強誘電性
刊行にあたって
<普及版の刊行にあたって>
本書は2007年に『ZnO系の最新技術と応用』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。
シーエムシー出版 編集部
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第1章 ZnO関連物質の基礎データ
1 ZnOと関連物質の構造
2 六方晶の実格子と逆格子
3 ZnOと関連物質の歪
4 ウルツ鉱型半導体の電子構造
5 ウルツ鉱型半導体の励起子
6 ZnO系混晶薄膜と量子井戸構造
第2章 結晶成長
1 バルク結晶成長
1.1 はじめに
1.2 国内外のZnOバルク単結晶の開発状況
1.3 水熱法によるZnO単結晶育成技術
1.3.1 水熱法の歴史
1.3.2 水熱法の特徴
1.3.3 育成装置
1.3.4 育成原理
1.3.5 育成条件
1.3.6 成長過程
1.4 水熱法ZnO結晶評価
1.5 おわりに
2 エピタキシー法(単結晶薄膜)
2.1 はじめに
2.2 ZnO単結晶薄膜の成長方法
2.2.1 PLD (Pulsed Laser Deposition)法
2.2.2 MBE (Molecular Beam Epitaxy)法
2.2.3 MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition)法
2.3 基板の選択と結晶方位関係
2.4 ヘテロエピタキシャルZnO膜の高品質化
2.4.1 界面制御
2.4.2 極性制御
2.4.3 O/Znフラックス比
2.4.4 アンドープZnO膜の電気的特性向上
2.5 ホモエピタキシャルZnO膜の成長
2.6 おわりに
3 種々のZnO多結晶薄膜作製法
3.1 はじめに
3.2 プラズマ生成法とスパッタリング
3.3 ZnOスパッタ膜作製法
3.3.1 c軸配向ZnOスパッタ膜の作製
3.3.2 圧電性ZnOスパッタ膜作製における問題点
3.4 圧電性ZnO膜のその他の合成法
3.4.1 off-axis位置での作製
3.4.2 マグネトロンスパッタ法
3.4.3 対向ターゲット式スパッタ法
3.4.4 ECRスパッタ法
3.4.5 PLD法(Pulsed Laser Deposition)
3.4.6 ECRアシストMBE法
3.5 透明導電膜におけるZnO多結晶膜作製法
3.5.1 各種スパッタ法による導電膜作製と抵抗率の基板位置依存性
3.5.2 導電膜作製における高速酸素の役割
3.5.3 スパッタ法以外によるZnO導電膜作製
3.6 おわりに
第3章 透明導電膜
1 はじめに
2 基板温度と薄膜モルフォロジー
2.1 製膜法と基板温度
2.2 薄膜モルフォロジーと成長機構
3 ガラス基板
4 伝導性制御
4.1 ドーパントの選択
4.2 ドナー・ドーピング効果
5 反応性プラズマ蒸着法
6 ガリウム添加酸化亜鉛薄膜の特性
6.1 薄膜構造の膜厚依存性とその制御
6.2 電気特性
6.3 表面構造
6.4 光学特性
7 おわりに
第4章 LED
1 はじめに
2 伝導性制御
2.1 n型ZnO結晶の作製
2.2 p型ZnO結晶作製への取組み
3 バンドギャップエンジニアリング
4 異種ヘテロ接合構造LED
5 ホモ接合構造LED
6 おわりに
第5章 酸化亜鉛系トランジスタとその応用
1 はじめに
2 酸化亜鉛トランジスタ
2.1 スパッタ法形成ZnO TFT
2.2 パルス・レーザ堆積法形成ZnO TFT
2.3 単結晶ZnOチャネル/ヘテロ接合TFT
2.4 ZnOにSnO2やIn2O3を含むチャネル層をもつスパッタ法形成ZnO TFT
3 ゾル・ゲル法によるZnO TFT
4 ZnOナノワイヤートランジスタ
5 酸化亜鉛のバイオセンサ応用
6 おわりに
第6章 酸化亜鉛蛍光体とその関連材料
1 はじめに
2 酸化亜鉛の基礎物性
2.1 酸化亜鉛の励起子発光
2.2 酸化亜鉛中のドナーは何か?
2.3 酸化亜鉛の緑色発光の起源は何か?
2.4 その他の発光
2.5 非輻射遷移
3 酸化亜鉛発光体のこれまでの応用
4 酸化亜鉛を光らせる
4.1 酸化亜鉛への水素添加
4.2 酸化亜鉛の誘導放出と不純物の効果
4.3 酸化亜鉛への共ドープ効果
4.4 新規蛍光体の探索
5 酸化亜鉛光触媒
6 おわりに
第7章 種々のデバイス
1 はじめに
2 ZnOセラミックを用いたバリスタ
3 超音波
4 ZnO圧電膜を用いたバルク波への応用
4.1 高周波トランスジューサ
4.2 時計用音叉型振動子
4.3 テレビクロマ回路VCO用発振子
4.4 高周波複合共振子
5 ZnO膜と非圧電基板を組合わせた弾性表面波基板
5.1 テレビVIF用SAWフィルタ
5.2 ZnO/サファイア構造RF用SAWフィルタ
5.3 ZnO/水晶構造SAWフィルタ
5.4 その他
5.4.1 コンボルバ
5.4.2 音響光学素子
6 おわりに
第8章 ZnOナノクリスタル
1 序論
2 ZnOナノクリスタルの成長と配列
2.1 ZnOナノクリスタルの成長
2.2 ZnOナノクリスタルの異種構造とドーピング
2.3 ナノクリスタルの配列
3 ZnOナノクリスタルの特性
3.1 構造的及び形態的特性
3.2 光学特性
3.2.1 サイズによる光学特性の変化
3.2.2 レーザー特性
3.2.3 ZnOナノクリスタルの異種接合の形成を行った後の光学特性の変化
3.3 電気的特性
3.3.1 伝導性
3.3.2 電界放出特性
3.3.3 磁気的特性
3.3.4 圧電特性
4 ZnOナノクリスタルの応用
4.1 電界効果トランジスター(FET)
4.2 センサー(Sensor)
4.2.1 光検出器(photodetector)
4.2.2 化学センサー
4.2.3 染色体センシタイズ太陽電池Dyesensitized Solar cell (DSSC)
4.2.4 LED (Light emitting diode)
4.2.5 その他の応用
5 おわりに
第9章 新機能材料への展開
1 酸化亜鉛ベース希薄磁性半導体のマテリアルデザイン
1.1 はじめに —半導体ナノスピントロニクス—
1.2 計算機ナノマテリアルデザイン
1.3 計算手法について
1.4 強磁性のメカニズム —二重交換相互作用,p-d交換相互作用と超交換相互作用—
1.5 酸化亜鉛ベース希薄磁性半導体の電子状態と磁性
1.5.1 強磁性の安定性
1.5.2 酸化亜鉛希薄磁性半導体の電子状態
1.5.3 キャリア添加の効果
1.5.4 実験との比較
1.6 磁気的パーコレーションとスピノダル分解
1.7 自己相互作用補正
1.8 おわりに
2 酸化亜鉛の強誘電性
2.1 はじめに
2.2 AB型半導体結晶の強誘電性
2.2.1 二原子結晶の強誘電性
2.3 半導体の強誘電性—Pb1-xGexTeとCd1-xZnxTe
2.3.1 Pb1-xGexTeの相転移
2.3.2 CdTe-ZnTeの相転移
2.4 LiドープZnOの強誘電性
2.5 酸化亜鉛の電子強誘電性
2.6 おわりに
第10章 ZnO研究開発の将来展望
1 はじめに
2 III-V族窒化物半導体成長用基板ならびに窒化物半導体デバイスへの応用
3 周期的極性反転による非線形光学素子への応用
4 シンチレーターへの応用
5 高温用熱電素子への応用
1 ZnOと関連物質の構造
2 六方晶の実格子と逆格子
3 ZnOと関連物質の歪
4 ウルツ鉱型半導体の電子構造
5 ウルツ鉱型半導体の励起子
6 ZnO系混晶薄膜と量子井戸構造
第2章 結晶成長
1 バルク結晶成長
1.1 はじめに
1.2 国内外のZnOバルク単結晶の開発状況
1.3 水熱法によるZnO単結晶育成技術
1.3.1 水熱法の歴史
1.3.2 水熱法の特徴
1.3.3 育成装置
1.3.4 育成原理
1.3.5 育成条件
1.3.6 成長過程
1.4 水熱法ZnO結晶評価
1.5 おわりに
2 エピタキシー法(単結晶薄膜)
2.1 はじめに
2.2 ZnO単結晶薄膜の成長方法
2.2.1 PLD (Pulsed Laser Deposition)法
2.2.2 MBE (Molecular Beam Epitaxy)法
2.2.3 MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposition)法
2.3 基板の選択と結晶方位関係
2.4 ヘテロエピタキシャルZnO膜の高品質化
2.4.1 界面制御
2.4.2 極性制御
2.4.3 O/Znフラックス比
2.4.4 アンドープZnO膜の電気的特性向上
2.5 ホモエピタキシャルZnO膜の成長
2.6 おわりに
3 種々のZnO多結晶薄膜作製法
3.1 はじめに
3.2 プラズマ生成法とスパッタリング
3.3 ZnOスパッタ膜作製法
3.3.1 c軸配向ZnOスパッタ膜の作製
3.3.2 圧電性ZnOスパッタ膜作製における問題点
3.4 圧電性ZnO膜のその他の合成法
3.4.1 off-axis位置での作製
3.4.2 マグネトロンスパッタ法
3.4.3 対向ターゲット式スパッタ法
3.4.4 ECRスパッタ法
3.4.5 PLD法(Pulsed Laser Deposition)
3.4.6 ECRアシストMBE法
3.5 透明導電膜におけるZnO多結晶膜作製法
3.5.1 各種スパッタ法による導電膜作製と抵抗率の基板位置依存性
3.5.2 導電膜作製における高速酸素の役割
3.5.3 スパッタ法以外によるZnO導電膜作製
3.6 おわりに
第3章 透明導電膜
1 はじめに
2 基板温度と薄膜モルフォロジー
2.1 製膜法と基板温度
2.2 薄膜モルフォロジーと成長機構
3 ガラス基板
4 伝導性制御
4.1 ドーパントの選択
4.2 ドナー・ドーピング効果
5 反応性プラズマ蒸着法
6 ガリウム添加酸化亜鉛薄膜の特性
6.1 薄膜構造の膜厚依存性とその制御
6.2 電気特性
6.3 表面構造
6.4 光学特性
7 おわりに
第4章 LED
1 はじめに
2 伝導性制御
2.1 n型ZnO結晶の作製
2.2 p型ZnO結晶作製への取組み
3 バンドギャップエンジニアリング
4 異種ヘテロ接合構造LED
5 ホモ接合構造LED
6 おわりに
第5章 酸化亜鉛系トランジスタとその応用
1 はじめに
2 酸化亜鉛トランジスタ
2.1 スパッタ法形成ZnO TFT
2.2 パルス・レーザ堆積法形成ZnO TFT
2.3 単結晶ZnOチャネル/ヘテロ接合TFT
2.4 ZnOにSnO2やIn2O3を含むチャネル層をもつスパッタ法形成ZnO TFT
3 ゾル・ゲル法によるZnO TFT
4 ZnOナノワイヤートランジスタ
5 酸化亜鉛のバイオセンサ応用
6 おわりに
第6章 酸化亜鉛蛍光体とその関連材料
1 はじめに
2 酸化亜鉛の基礎物性
2.1 酸化亜鉛の励起子発光
2.2 酸化亜鉛中のドナーは何か?
2.3 酸化亜鉛の緑色発光の起源は何か?
2.4 その他の発光
2.5 非輻射遷移
3 酸化亜鉛発光体のこれまでの応用
4 酸化亜鉛を光らせる
4.1 酸化亜鉛への水素添加
4.2 酸化亜鉛の誘導放出と不純物の効果
4.3 酸化亜鉛への共ドープ効果
4.4 新規蛍光体の探索
5 酸化亜鉛光触媒
6 おわりに
第7章 種々のデバイス
1 はじめに
2 ZnOセラミックを用いたバリスタ
3 超音波
4 ZnO圧電膜を用いたバルク波への応用
4.1 高周波トランスジューサ
4.2 時計用音叉型振動子
4.3 テレビクロマ回路VCO用発振子
4.4 高周波複合共振子
5 ZnO膜と非圧電基板を組合わせた弾性表面波基板
5.1 テレビVIF用SAWフィルタ
5.2 ZnO/サファイア構造RF用SAWフィルタ
5.3 ZnO/水晶構造SAWフィルタ
5.4 その他
5.4.1 コンボルバ
5.4.2 音響光学素子
6 おわりに
第8章 ZnOナノクリスタル
1 序論
2 ZnOナノクリスタルの成長と配列
2.1 ZnOナノクリスタルの成長
2.2 ZnOナノクリスタルの異種構造とドーピング
2.3 ナノクリスタルの配列
3 ZnOナノクリスタルの特性
3.1 構造的及び形態的特性
3.2 光学特性
3.2.1 サイズによる光学特性の変化
3.2.2 レーザー特性
3.2.3 ZnOナノクリスタルの異種接合の形成を行った後の光学特性の変化
3.3 電気的特性
3.3.1 伝導性
3.3.2 電界放出特性
3.3.3 磁気的特性
3.3.4 圧電特性
4 ZnOナノクリスタルの応用
4.1 電界効果トランジスター(FET)
4.2 センサー(Sensor)
4.2.1 光検出器(photodetector)
4.2.2 化学センサー
4.2.3 染色体センシタイズ太陽電池Dyesensitized Solar cell (DSSC)
4.2.4 LED (Light emitting diode)
4.2.5 その他の応用
5 おわりに
第9章 新機能材料への展開
1 酸化亜鉛ベース希薄磁性半導体のマテリアルデザイン
1.1 はじめに —半導体ナノスピントロニクス—
1.2 計算機ナノマテリアルデザイン
1.3 計算手法について
1.4 強磁性のメカニズム —二重交換相互作用,p-d交換相互作用と超交換相互作用—
1.5 酸化亜鉛ベース希薄磁性半導体の電子状態と磁性
1.5.1 強磁性の安定性
1.5.2 酸化亜鉛希薄磁性半導体の電子状態
1.5.3 キャリア添加の効果
1.5.4 実験との比較
1.6 磁気的パーコレーションとスピノダル分解
1.7 自己相互作用補正
1.8 おわりに
2 酸化亜鉛の強誘電性
2.1 はじめに
2.2 AB型半導体結晶の強誘電性
2.2.1 二原子結晶の強誘電性
2.3 半導体の強誘電性—Pb1-xGexTeとCd1-xZnxTe
2.3.1 Pb1-xGexTeの相転移
2.3.2 CdTe-ZnTeの相転移
2.4 LiドープZnOの強誘電性
2.5 酸化亜鉛の電子強誘電性
2.6 おわりに
第10章 ZnO研究開発の将来展望
1 はじめに
2 III-V族窒化物半導体成長用基板ならびに窒化物半導体デバイスへの応用
3 周期的極性反転による非線形光学素子への応用
4 シンチレーターへの応用
5 高温用熱電素子への応用
