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公開番号2025133268
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2024031107
出願日2024-03-01
発明の名称Mg3Sb2薄膜の製造方法、Mg3Sb2薄膜
出願人国立大学法人茨城大学
代理人個人,個人,個人
主分類C30B 29/52 20060101AFI20250904BHJP(結晶成長)
要約【課題】基板上に極めて配向性の高いMg₃Sb₂薄膜を成長させる。
【解決手段】ここで使用される基板における基板面はサファイアのc面{0001}面である。Mg₃Sb₂薄膜の配向は、サファイア基板の表面状態に依存すると考えられるため、前記のような結晶成長の前に、基板に対して熱処理(熱処理工程)を行い、これによる配向状態の変化を調べた。熱処理工程を行わなかった場合(下段)と比べて、900℃以上の熱処理工程を行った場合(上段)には、前記の(10-11)もしくは(01-11)面のピークは見られず、(基板面)と●(Mg₃Sb₂の(0001)面)のピークのみが見られる。すなわち、このMg₃Sb₂薄膜は、(0001)配向となったことが確認された。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法であって、
ｃ面のサファイア（α―Ａｌ
２
Ｏ
３
）である基板に対して、酸素雰囲気で９００℃～１４００ ℃の熱処理を行う熱処理工程と、
エピタキシャル成長によって前記熱処理工程後の前記基板上に前記Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させる成長工程と、
を具備することを特徴とするＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法。
続きを表示（約 380 文字）【請求項２】
前記成長工程において、
真空中において、前記熱処理工程後の前記基板を５００ ℃～５５０ ℃の範囲としてＭｇ、Ｓｂを分子線として前記基板の主面に供給することによって前記Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させることを特徴とする請求項１に記載のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記熱処理工程を大気中で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法。
【請求項４】
ｃ面のサファイア（α―Ａｌ
２
Ｏ
３
）である基板上において、（０００１）配向とされて形成されたことを特徴とするＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
を主成分とする薄膜の製造方法、Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ジントル相材料であるＭｇ
３
Ｓｂ
２
は、例えば特許文献１に記載されるように、半導体、高性能の熱電変換材料として知られている。その製造方法としては、例えば、特許文献２に記載されるように、焼成法がある。焼成法においては、バルクのＭｇ
３
Ｓｂ
２
が焼結体（多結晶）として得られる。
【０００３】
Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
はドーピングによってｎ型、ｐ型のものを得ることができる。このうち、高い熱電変換効率を得るためには、半導体材料であるＭｇ
３
Ｓｂ
２
において高い（電子）移動度が要求される。これに対して、焼成法によって得られたＭｇ
３
Ｓｂ
２
は多結晶であり、移動度が低い。これに対して、例えばこれを単結晶である他材料の基板上にヘテロエピタキシャル成長させることによって、配向性が極めて高い、あるいは単結晶であるＭｇ
３
Ｓｂ
２
を得ることが期待された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－１９０９５３号公報
特開２０２２－１１４４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
成長における基板の材料としては、ＧａＮ等の場合と同様に、サファイア（α－Ａｌ
２
Ｏ
３
）が特に好ましく用いられ、面方位としてはｃ面｛０００１｝が特に好ましく用いられる。
【０００６】
サファイアのｃ面上に分子線エピタキシーによってＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させることができた。しかしながら、Ｘ線回折結果で、この薄膜には２種類の配向が混在しており、その移動度（電気伝導度）も充分ではなかった。このため、より配向性を高めることによって、より大きな移動度の大きなＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を得ることが期待された。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法は、ｃ面のサファイア（α―Ａｌ
２
Ｏ
３
）である基板に対して、酸素雰囲気で９００℃～１４００ ℃の熱処理を行う熱処理工程と、エピタキシャル成長によって前記熱処理工程後の前記基板上に前記Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させる成長工程と、を具備することを特徴とする。
本発明のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法は、前記成長工程において、真空中において、前記熱処理工程後の前記基板を５００ ℃～５５０ ℃の範囲としてＭｇ、Ｓｂを分子線として前記基板の主面に供給することによって前記Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させることを特徴とする。
本発明のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜の製造方法は、前記熱処理工程を大気中で行うことを特徴とする。
本発明のＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜は、ｃ面のサファイア（α―Ａｌ
２
Ｏ
３
）である基板上において、（０００１）配向とされて形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は以上のように構成されているので、基板上に極めて配向性の高いＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る製造方法における成長工程での装置構成を模式的に示す図である。
Ｍｇ
３
Ｓｂ
２
においてｃ面サファイア基板上にエピタキシャル成長可能な２種類の面方位を示す図である。
熱処理工程の有無に際してのＭｇ
３
Ｓｂ
２
薄膜のＸ線回折パターンである。
熱処理工程の有無に際しての電気伝導率の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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