In het demonstratieproject voor praktische toepassing aan de Kanagawa Academy of Science and Technology (KAST), de onderzoeksgroep onder leiding van Dr. Tetsuya Hasegawa ontwikkelde een methode om hoogwaardige dunne oxidefilms op een glassubstraat te laten groeien, een betaalbaar materiaal.

In het demonstratieproject voor praktische toepassing aan de Kanagawa Academy of Science and Technology (KAST), de onderzoeksgroep onder leiding van dr. Tetsuya Hasegawa (hoogleraar, Universiteit van Tokio; hoofdonderzoeker KAST), Dr. Yasushi Hirose (onderzoeksmedewerker, Universiteit van Tokio; KAST-onderzoeker) en de heer Kenji Taira (postdoctoraal student, Universiteit van Tokio; KAST onderzoeksassistent), in samenwerking met het team onder leiding van Dr. Takayoshi Sasaki (NIMS Fellow), ontwikkelde een methode voor het kweken van hoogwaardige dunne oxidefilms op een glassubstraat wat een betaalbaar materiaal is.

Vaste fase kristallisatie (SPC) is een techniek voor het kristalliseren van amorfe dunne films van een doelstof op een substraat door middel van warmtebehandeling en daardoor verkrijgen van dunne filmkristallen bestaande uit grote kristalkorrels, en het staat bekend als een methode voor het kweken van dunnefilmkristallen die bestaan ​​uit grote kristalkorrels van enkele tot enkele tientallen micrometers. Echter, aangezien deze methode niet in staat is om de oriëntatie van kristalkorrels op een substraat gemaakt van betaalbare materialen te regelen, zoals glas of plastic, het was onmogelijk om met deze methode dunne films met voldoende prestatie te vervaardigen uit sterk anisotrope stoffen.

De onderzoeksgroep is erin geslaagd dunne filmkristallen te kweken bestaande uit sterk georiënteerde kristalkorrels, die zo groot waren als enkele micrometers of meer, door een glassubstraat te coaten met oxideplaten van ongeveer een nanometer dik, genaamd oxide nanosheets, en het gebruik van deze nanokristallen als entkristallen in SPC. De methode die in dit onderzoek werd gebruikt, was een verbeterde versie van de nanosheet-zaadlaagmethode die in 2009 door NIMS werd gepubliceerd (zie referentie 1). In de nanosheet-zaadlaagmethode, een glassubstraat is bedekt met oxide nanosheets, die gedelamineerde tweedimensionale oxidekristallen zijn met een dikte van ongeveer 1 nm, en gebruikt net als een pseudo-eenkristalsubstraat. Hoewel deze methode superieur is in het verkrijgen van sterk georiënteerde dunnefilmkristallen, het heeft het nadeel dat de grootte van de resulterende kristalkorrels niet groter kan zijn dan de grootte van de oxide nanosheet (in het algemeen enkele micrometers of kleiner). Door de nanosheet-zaadlaagmethode te combineren met SPC, de onderzoeksgroep van KAST slaagde erin kristalkorrels in laterale richting te laten groeien tot een grootte van meer dan enkele micrometers. De transparante geleidende films van titaniumoxide die met deze nieuwe methode op het glassubstraat werden vervaardigd, vertoonden een lage elektrische weerstand (3,6 x 10 ^-4 Ωcm) en mobiliteit (13cm ² V ^-1 s ^-1 ), vergelijkbaar met dunne films gekweekt op een enkelkristalsubstraat.

Er is bevestigd dat de nieuwe methode ook toepasbaar is op strontiumtitanaat, een typische stof die wordt gebruikt in elektronica, en dus wordt verwacht dat het de ontwikkeling bevordert van goedkope en hoogwaardige apparaten die oxidedunne-filmkristallen gebruiken.