通过自由操纵氧化物古天乐代言太阳集团的特性，为下一代电子学的基础技术做出贡献
释放材料新特性，实现 p 型氧化锌
氧化物古天乐代言太阳集团因其多样化的特性而被称为功能宝库。它作为超越传统古天乐代言太阳集团极限的下一代材料而受到关注。由于它具有透明性和高导电性，因此被广泛用作液晶电视、智能手机显示屏和太阳能电池中透明电极的材料，使其成为我们日常生活中熟悉的材料。
牧野教授谈到这种氧化物古天乐代言太阳集团时说：“我认为它是一种具有巨大潜力的材料，可以通过结合各种特性来创造新的东西。”在东北大学担任助理时，在致力于开发利用稀磁性氮化物古天乐代言太阳集团磁性的高效电子器件时，他向该大学的山本哲也教授请求了能带计算，山本教授正在进行能带计算。 通过理论计算研究古天乐代言太阳集团材料设计，从而开始了与大学的联合研究。由于这段经历，他于2005年在我校就职，成为推动产学合作研究使用氧化锌（一种典型的氧化物古天乐代言太阳集团）透明导电膜成膜技术的成员之一。从那时起，为了将氧化物古天乐代言太阳集团应用于器件并创造新功能，我们进行了广泛的研究，从氧化锌薄膜生长技术的开发到电子特性和表面/界面特性的阐明。
氧化锌作为古天乐代言太阳集团材料面临的最大挑战是实现满足器件质量的p型氧化锌。古天乐代言太阳集团有两种类型：n型和p型，两者都需要用作古天乐代言太阳集团。然而，氧化锌容易变成n型，p型化极其困难。
“透明导电氧化物和使用氧化锌的透明电极都是n型应用，为了进一步扩大氧化物古天乐代言太阳集团的用途，必须实现p型。如果发生这种情况，我们可以制造出高质量的p-n结，那么应用范围就会立即扩大。这是我们第一次可以说我们加入了古天乐代言太阳集团类别。”
为了实现p型氧化锌，关键是了解材料的本质特性以及如何激发出新的特性。
追求复杂且无法解释的多晶材料的物理特性
古天乐代言太阳集团有单晶和多晶两种类型，大多数结晶固体材料都是由多个单晶组成的多晶。牧野教授的研究课题是多晶氧化锌。多晶薄膜用于柔性显示器等尖端电子产品，预计在不久的将来会变得流行，因为它们可以在大面积上形成，并且比单晶薄膜的成本更低。
“多晶薄膜不仅可以用于多种用途，而且可以以低成本形成，这在考虑实际应用时是一个很大的优势。多晶材料还具有许多尚未阐明的特性，使它们成为有趣的研究对象。我的求知欲受到极大的激发。”
尚未阐明的一件事是多晶中相邻晶体之间称为“晶界”的界面的性质。晶界的另一个特征是它们具有与晶体表面相似的性质。
在晶体表面，原子失去了它们的共价键伙伴，留下了悬空的手，没有键伙伴。由于电子在没有键合伙伴的情况下存在不稳定状态，因此它们的化学活性增加，这对物理性质（包括晶体中电子的迁移率）产生重大影响。据说晶界具有与晶体表面接近的特性，也具有类似的特性。
“由 20 至 30 nm 晶体填充的多晶体的晶体之间的晶界非常小，但它们会干扰电子的运动。更具体地说，晶界吸收大气中的氧气和水时，电流会受到损害，导致电子弹跳或被抛弃。我们正在继续进行不懈的研究，以了解这是如何发生的 发生。”
此外，当悬空键吸附的大气气体被去除时，晶体表面会出现电特性。同样，当沉积物被去除时，电流可以在晶界流动。此外，根据晶界是否存在吸附物，薄膜的特性会发生显着变化，古天乐代言太阳集团会发光或不发光。通过充分利用这些特性，可以考虑气体传感器等各种应用。
“多晶体具有相互交织的复杂因素，因此很难解开它们的性质和性质，目前很少有研究人员对此进行研究。到底发生了什么，为什么会出现这些性质，我们如何改进它们？它会改善它的性质吗？有很多事情我们还不知道。这就是为什么我们专注于晶体内部发生的事情，旨在寻找和提取物理性质 可以用于应用程序。”
微观世界到底发生了什么？我们试图通过各种实验来揭示看不见的事实。
Makino 教授的成就之一是阐明了使用氧化锌提高透明导电薄膜质量的特性。在多晶氧化锌中，我们发现控制晶体结构的原子排列可以产生更高质量的透明导电膜，并根据实验结果澄清了基于毫无根据的猜测的特性。
“据说，如果多晶体的晶体以稍微弯曲的方式排列，就会出现极其糟糕的性能。对此，我们发现，通过充分利用成膜技术使晶体原子整齐排列，可以改善透明导电膜的性能。”
每一项稳定的研究成果都将为p型氧化锌的实现奠定基础。
我想将前沿的分析技术传播到行业
在玻璃基板上成膜的过程中，什么物质被吸附到表面，它的状态是什么？胶片暴露在大气中之前和之后发生什么变化？为了探索多晶材料的物理性质，与成膜技术相结合的高精度评估技术非常重要。
我校拥有世界上仅有的几台双X射线源硬X射线光电子能谱仪，不仅可以检查薄膜表面，还可以检查表面轻微内部的性质，评估技术也处于最前沿。
``‘双X射线源硬X射线光电子能谱仪’可以发射高能X射线，这使我们能够研究表面或稍深区域的电子的能量结构。当X射线照射到材料上时，电子飞出，通过测量膜的能量，我们可以了解它最初处于什么状态。研究膜内部的状态是材料化学领域非常重要的实验技术。比较表面和内部可能会产生新的知识。”
此外，牧野教授还致力于产学合作，使使用“双X射线源硬X射线光电子能谱仪”的分析技术能够广泛应用于工业界。
“越来越多的现代分析仪只需按一下按钮即可测量并得出结果。许多早期创建的工程师对只相信结果并将其用作古天乐代言太阳集团的趋势感到危机感。我认为我们需要培养能够了解部门内正在发生的事情并对结果进行解释的年轻工程师。因此，我们正在努力普及尖端分析技术并振兴日本工业。”
掌握构成应用技术基础的基本领域的乐趣
我们怎样才能像研究可见的事物一样研究不可见的事物呢？这可能是微观世界研究中最困难的部分。然而，如果一种新的财产被发现并在世界上使用，它就有可能作为“看得见的东西”而传播开来。牧野教授为自己涉足基础领域而感到自豪，该领域构成了许多人使用的应用技术的基础。
“这项研究的乐趣在于从一个单一的问题开始，通过反复试验获得结果，在此基础上提出假设，在实验中对其进行检验，然后看到它实际上成为现实。人们的注意力总是集中在最终输出的有形输出上，但理解这些基本的东西是至关重要的。找到问题的根源是有趣且有益的。”
结合氧化物半导体的多种特性，古天乐代言太阳集团可以实现什么目标？我想知道看不见的东西如何变成看得见的东西。
“通过结合氧化物半导体所具有的各种化学反应，古天乐代言太阳集团将有可能将其用作新的传感器技术。目前，只能通过通信来交换声音和图像，但我们最终将迈向一个可以通过触觉、嗅觉和味觉来交换信息的时代。氧化物半导体无疑将成为创造此类技术的基础材料。它们应该成为其中之一 开辟新领域的基础。”
发布日期：2019 年 5 月 27 日
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