大阪大学产业科学研究所的大坂蓝特任助教、服部梓副教授及田中秀和教授等人组成的研究团队，与该校研究生院工学研究科的藤大雪助教及山内和人教授、奈良先端科学技术大学院大学先端科学技术研究科的服部贤副教授，以及中国大连交通大学的郭方副教授等人合作，成功在作为薄膜生长基础的单晶基板（生长基板）上形成了完全消除原子紊乱的理想终极平坦表面（完整晶体表面）。另外，还在完整表面的基板上观察到了强相关氧化物磁铁矿（Fe3O4）超薄膜（膜厚：50纳米）具有优异的导电特性（相变特性）。
图1： 催化剂表面基准蚀刻（CARE）法概念图。通过从凸起部选择性地进行蚀刻，在不破坏表面晶体结构的情况下实现了平坦表面（供图：大阪大学产业科学研究所）
众所周知，磁铁矿的电导率会随着金属-绝缘体相变（费耳威相变）而大幅改变，在基础和应用两方面都备受关注。从应用于纳米电子器件的角度来看，需要制作具有相变特性的超薄磁铁矿薄膜，但由于生长基板表面粗糙并且有缺陷，会导致晶体品质下降，因此一直未能实现。
研究团队将催化剂表面基准蚀刻法（CARE法）应用于磁铁矿薄膜的生长基板，实现了原子紊乱非常少的完整晶体表面。表面粗糙度小于0.1纳米rms，相当于甲子园球场的高低差小于1毫米，实现了终极的平坦度。由此，薄膜/生长基板界面的缺陷数量减至原来的约千分之1，实现了具有优异导电特性（相变特性）的超薄磁铁矿薄膜。
结果表明，即使是以前因基板表面的不完整性而导致功能下降的材料，也能利用超薄膜实现材料本来的优异特性，是表现超薄膜功能的有效手段。
大坂特任助教表示：“我们自主开发的化学抛光技术具有高度的通用性，通过使完整基板表面适用于所有功能性薄膜材料，可以强化材料创新能力，比如实现具有魅力特性的纳米结构体，希望还能为碳中和，以及利用5G线路进行大规模数据通信等的新型器件的开发做贡献。”
【注解】
■金属-绝缘体相变（费耳威相变）：正如温度降低后水会变成冰一样，即使是同一种物质，也会发生金属⇔绝缘体的相位变化。主要由温度变化引起。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
