Research Abstract



A germanate transparent conductive oxide

2011年9月13日 Nature Communications 2 : 470 doi: 10.1038/ncomms1484

In2O3やZnOなどのバンドギャップの広い電子伝導体は、透明電子伝導性酸化物(TCO)として利用される。これまでは、In3+、Sn4+、Zn2+、Cd2+などの空間的に大きく広がったs軌道を持つポスト遷移金属陽イオンを用いて、TCOが実現されている。その一方で、Al、Si、Geの酸化物では、優れた電子伝導体は実現されていない。本論文では、超縮退の概念を用いて、Ge酸化物を優れた電子伝導体に変換できたことを報告する。我々は、高圧下で合成された立方晶SrGeO3が、直接バンドギャップ3.5 eV、キャリア移動度12 cm2(Vs)-1、3 Scm-1(DC)と400 Scm-1(光学電導度)の電導度を示すことを見いだした。これは、初めてのGeベースの電子伝導性酸化物であり、TCO群をイオン性酸化物から共有結合性酸化物へ拡張するものである。

溝口 拓1 ,神谷 利夫2, 松石 聡2 & 細野 秀雄1,2

  1. 東京工業大学 フロンティア研究機構
  2. 東京工業大学 応用セラミックス研究所
Wide bandgap conductors such as In2O3 and ZnO are used as transparent conducting oxides (TCOs). To date, TCOs are realized using post transition metal cations with largely spread s-orbitals such as In3+, Sn4+, Zn2+ and Cd2+. On the other hand, no good electronic conductor has been realized in oxides of Al, Si and Ge. Here we report the conversion of an oxide of Ge into a good electronic conductor by employing the concept of superdegeneracy. We find that cubic SrGeO3, synthesized under high pressure, displays a direct bandgap of 3.5 eV, a carrier mobility of 12 cm2(Vs)-1, and conductivities of 3 Scm-1 (DC) and 400 Scm-1 (optical conductivity). This is the first Ge-based electronic conductive oxide, and expands the family of TCOs from ionic oxides to covalent oxides.