６．薄膜・表面物質・材料研究機構

小泉聡

大分類「薄膜・表面」は定常的に多くの講演件数が各中分類でバランス良く見られ、関連する合同セッションも多いアクティブな研究領域である。今回の講演件数は３４７件、講演奨励賞応募件数は７８件と、昨年秋の講演会から少々減少したものの、依然として高い研究アクティビティーを保っている。以下に各中分類からの報告をまとめる。
「６．１ 強誘電体薄膜」では講演奨励賞である「ZnO ナノロッドをチャネルに用いた強誘電体ゲートトランジスタ」（兵庫県立大）に引き続き５２件の講演が行われた。本中分類の柱であった強誘電体メモリの開発で培った材料・プロセスのノウハウを礎に、無鉛圧電材料、巨大分極を有する BiFeO3、マルチフェロイック材料、チューナブルキャパシタ、1T 型
不揮発性 FET、強誘電体ナノ構造、振動発電などへと研究領域は広がりを見せている。
PbTiO3 や Pb(Zr,Ti)O3 薄膜の圧電性を議論するために非常に重要であるひずみの効果が様々な基板を用いたエピタキシャル膜によって明らかになってきた（東工大）。非鉛圧電材料に関しては、企業間での激しい開発競争も相まって、学会での講演件数は減少している。一方、圧電薄膜の MEMS や振動発電への応用に関しては「エピタキシャル PZT を用いて高い圧電すべり効果が確認される」（京大）など今後圧電材料の講演件数の増加が見込まれる。マル
チフェロイック薄膜に関しては磁性強誘電体である YMnO3 薄膜のネール点以下での自発分極の増加や強誘電性ドメイン運動と磁気秩序との相互作用が明らかになる（阪府大）など基礎的な研究が進展している。
BiFeO3 薄膜の問題点であるリーク電流機構の解明もドーピングや導電性 AFM プローブを用いた評価で大きく進展した（阪大）。VDF/TrFE 強重合体の優れた強誘電性を用いた 1T 型
不揮発性 FET（日立・東工大）は ITO 電極上でもその優れた強誘電性を維持しており、その応用分野の拡大を感じさせた。
「６．２ カーボン系薄膜」では５８件の講演（奨励賞応募は１８件）があり、２日間の日程で行われた。非晶質炭素、B-C-N 系薄膜に関する講演は３２件で、うち炭素系１６件、窒化物系、グラフェン等が１６件であった。今回は、炭素系薄膜の合成機構について、分光や質量分析、膜分析により検討してゆく基礎的な発表が目立った。非晶質炭素は既に産業界に普及しているにもかかわらず、その基礎的な反応プロセスや膜構造は未だ良くわかっていないことを反映していると思われ、本学会で議論するテーマに相応しいと思われる。今回会場から興味を惹いた内容をまとめて表１に示す。
表 1.

非晶質炭素、B-C-N 系薄膜に関するトピックス
材 料
合成，合成機構
評 価炭素系
極低温での DLC 合成， ナノインデンテーシ
工夫したスパッタ， 水 ョン，ERDA 測定条件
素，シリコン添加膜， の検討，軟 X 線照射効
ウィスカーの合成，FCA 果，膜微細構造の観察
合成
CN,BN,BCN 系
CH3CN,C2H2，BrCN の メチル BCN の光学的特性評価
解離励起反応解析
c-BN 合成，グラフェン
コバルト粒子内でのグラフェン生成のその場
観察

応 用
PSII による DLC 大面積合成とスクリーンマスクへの適用
電子放出素子としての検討
メチル BCN の low-k
応用ダイヤモンド関係のセッションではヨーロッパの国際会議と日程が重なり、講演数はやや少なく２６件であった。全体的にはエレクトロニクス応用を目指した研究が主軸であり、成膜・ドーピングなどの基礎物性とデバイス特性に関して活発な討論が行われた。一方で熱フィラメント CVD におけるダイヤモンド粒子初期成長に関する基礎的な研究、ナノインプリンティング応用研究といった新たな展開など、バラエティーに富んでいるのもこのセッションの魅力である。

「６．２カーボン系薄膜」講演会場の様子「６．３ 酸化物エレクトロニクス」ではセッション全体の発表件数は１０１件と高い数字を誇る結果となったが、企業からの発表は７件と少数であった。特に注目されたのはReRAM の研究開発で、発表件数の伸びからホットトピックス的役割を果たしている。未だ企業からの報告は少数であるが、その動作機構の解明が進みつつある上に透明 ReRAMなど新規な系が登場しており、実用化に向けた発展が今後期待されるテーマである。一方、透明電極や関連する半導体の発表については、合同セッション K「ワイドギャップ酸化物半導体材料・デバイス」が開催されたため会場間を往来する人が多く、そのためか質疑も今ひとつ盛り上がりに欠けていた感があった。しかしながら、SrTiO3 における SdH 振動初観測や電子密度の空間分布評価等、酸化物のヘテロ界面における二次元電子物性には大きな進展が見られた。物質開拓の分野では、C12A7 をゲート絶縁膜とした FET、デラフォサイト型 CuTMO2 や EuO 薄膜に関する興味深い報告がなされた。新しい成膜方法に関する精力的な発表も多々見られ、この分野の将来性を感じた。

「６．３酸化物エレクトロニクス」講演会場の様子「６・４薄膜新材料」はポスターセッションであったが、ポスターセッションならではの専門領域を越えた自由かつ活発な討論が随所で行われていた。件数は４５件で前回に比べ約１割の件数減ではあったが、よく練れた良質の発表が目立った。例年のことながら当該セッシ
ョンはその性格から応用技術に関する発表は少なく、新しい薄膜評価技術の開発、薄膜成長過程の基礎科学、新しい原理に基づく薄膜製造装置開発など、将来の薄膜科学の要素技術を基礎学理の立場から追求するといった先進的内容の発表が多い。今回の特色として、機能性有機薄膜に関する発表が目立ち、いずれも興味深い内容であったことがあげられる。従来は対象が無機物（金属、半導体、酸化・窒化物）に限られていた感がある本セッションの研究課題にさらにバリエーションが増え、討論の機会が増えたことは歓迎すべきことである。本セッションの代表的研究課題である薄膜成長の基礎学理の分野では静大グループ、産総研グループらが薄膜のミクロ形態制御に関する興味深い報告を行っていた。
「６．５ 表面物理・真空」では、一般講演５３件と講演奨励賞受賞記念講演１件が行われた。写真は、長澤崇裕氏（岡山県大）による講演奨励賞受賞記念講演の様子である。長澤氏
は、記念講演に引き続き奨励賞対象の内容を発展させた一般講演も行い、第一原理計算による Si(110)表面の酸化初期過程に関する一連の研究結果が紹介された。一般講演では、表面分析技術、吸着、表面化学、表面磁性、ナノ構造等、幅広いテーマの発表があり、活発な議論が行われた。今回は、特に第一原理計算による理論研究の報告が多く（１２件）、表面現象の研究において第一原理計算が欠かせない手段になりつつあることがうかがえる。また、界面における反応が関与する現象や界面解析手法に関する発表が少し増加傾向にあるようだ。水素終端した Si 上に積層した膜の上から界面水素を中性子で観測する手法は、エネルギー問題で重要視される水素の解析方法としても期待が持てる。講演奨励賞の申請件数は増加傾向にあり、今回も７件の応募があった。

「６．５表面物理・真空」長澤崇裕氏（岡山県大）による講演奨励賞受賞記念講演の様子「６．６プローブ顕微鏡」では昨年秋の４７件に対し、今回４１件の報告があった。例年は、プローブ顕微鏡装置および測定法の高精度化・高速化・多機能化に関する研究と、顕微鏡を用いた物性測定や加工に関する研究とがほぼ半数ずつあるのに対し、今回は、比較として後者に属するものが多かった。講演件数の減少と内容の偏りは、非接触 AFM に関する報告が後述のシンポジウムで行われたためと考えられる。応用研究の対象は金属、半導体、誘電体、生体分子、細胞など多岐にわたった。AFM による固液界面の溶媒和相互作用計測の３次元精密計測や微小液滴のナノパターンニング等に大きな進展が見られた。プローブ顕微鏡に対する若い研究者の活躍が顕著であり、講演奨励賞への審査希望は昨年秋と同数の７件あった。
「非接触原子間力顕微鏡で拓くナノテク最前線」（日本学術振興会ナノプローブテクノロジ
ー第１６７委員会企画）のシンポジウムが開催され、最先端の非接触顕微鏡技術について活発な議論がなされた。
本報告作成にあたり、各プログラム委員に担当中分類の報告執筆をしていただいた。ここに感謝いたします。