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Fulleren electronics devices and Nano Material Electro System

Research Project

Project/Area Number 20K05291
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28050:Nano/micro-systems-related
Research InstitutionChiba Institute of Technology

Principal Investigator

SUGA Hiroshi  千葉工業大学, 工学部, 教授 (60513801)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsフラーレン / 重合 / フラーレン誘導体 / 内包フラーレン / 抵抗スイッチ / CPTA / 不揮発性メモリ / ナノ材料 / 抵抗変化素子 / 電子線リソグラフィー / 不揮発性素子 / NEMS / ナノエレクトロニクス / 記憶素子 / ナノ電極 / 不揮発性記憶素子 / ナノギャップ
Outline of Research at the Start

情報社会の高度化に必要な革新電子素子を創成するため,研究者たちは数ナノメートルの大きさの材料から成る電子素子を研究してきた.申請者らも,フラーレン分子(直径数nmのナノ材料)から成る繊維状材料から電気抵抗スイッチ素子をを作製し,可逆的な抵抗変化現象の発現を確認した.不揮発性記憶素子応用の可能性を秘めるが,そのメカニズムは不明である.本研究では,透過型電子顕微鏡を用い,フラーレンナノ接合の構造変化過程を観察することにより,メカニズム解明を行い,フラーレン分子数個の相互作用によるナノ接合の状態制御とそれを原理とするNEMS(ナノメカニカルエレクトロシステム)素子のための基盤技術獲得を目指す.

Outline of Final Research Achievements

In this research, we introduce a framework and method for creating a Nano Material Electro System (NMES) element using fullerene-based nanomaterials. We exhibit the characteristics of the fabricated device, underlining the potential of nanoscale engineering.We have crafted a novel method to construct a two-terminal solid-state device on a silicon chip from self-assembled fullerene fibers, which function as a non-volatile memory (resistive switching device) at room temperature. This operation can be explained via polymerization and depolymerization processes between fullerenes.Moreover, we've developed a technique to form devices from fullerene derivative films using lithography. This allows for dimension design of the fullerene channel, enhancing device tuning capabilities. These advancements open new avenues for fullerene utilization in nanoscale electro systems.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究はフラーレンナノ材料をナノスケールの電子システムで利用するための重要な一歩となります。フラーレンは顕微鏡の中でユニークな特性が評価されてきましたが、素子構造に組み込むよい手法がなく固体素子上での評価はなされてきませんでした。我々はシリコンチップ上の二端子固体デバイスを構築する革新的な手法を提案し、作製されたデバイスの特性を明らかにしました。フラーレン素子は室温で不揮発性メモリとして機能し、その動作はフラーレン間の重合と解重合のプロセスによって説明されます。リソグラフィーを用いてフラーレンチャネル寸法を設計することも可能になり、これはナノテクノロジー応用における重要な進歩を示しています。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Fullerene Nanostructure-Coated Channels Activated by Electron Beam Lithography for Resistance Switching2022

    • Author(s)
      Takeuchi Mihiro、Umeta Yukiya、Suga Hiroshi、Wakahara Takatsugu、Wang Ying-Chiao、Naitoh Yasuhisa、Wakabayashi Katsunori、Tsukagoshi Kazuhito
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 5 Issue: 5 Pages: 6430-6437

    • DOI

      10.1021/acsanm.2c00523

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] C<sub>60</sub>-Nanowire Two-State Resistance Switching2021

    • Author(s)
      Suga Hiroshi、Umeta Yukiya、Tsukagoshi Kazuhito
    • Journal Title

      Journal of The Japan Institute of Electronics Packaging

      Volume: 24 Issue: 5 Pages: 401-409

    • DOI

      10.5104/jiep.24.401

    • NAID

      130008070435

    • ISSN
      1343-9677, 1884-121X
    • Year and Date
      2021-08-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Stable Resistance Switching in Lu3N@C80 Nanowires Promoted by the Endohedral Effect: Implications for Single-Fullerene Motion Resistance Switching2021

    • Author(s)
      Umeta Yukiya、Suga Hiroshi、Takeuchi Mihiro、Zheng Shushu、Wakahara Takatsugu、Wang Ying-Chiao、Naitoh Yasuhisa、Lu Xing、Kumatani Akichika、Tsukagoshi Kazuhito
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 4 Issue: 8 Pages: 7935-7942

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c01265

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] C60-Nanowire Two-State Resistance Switching Based on Fullerene Polymerization/Depolymerization2020

    • Author(s)
      Umeta Yukiya、Suga Hiroshi、Takeuchi Mihiro、Zheng Shushu、Wakahara Takatsugu、Naitoh Yasuhisa、Tsukagoshi Kazuhito
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 820-825

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c03144

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-Molecular Bridging in Static Metal Nanogap Electrodes Using Migrations of Metal Atoms2020

    • Author(s)
      Naitoh Yasuhisa、Tani Yosuke、Koyama Emiko、Nakamura Tohru、Sumiya Touru、Ogawa Takuji、Misawa Guento、Shima Hisashi、Sugawara Kota、Suga Hiroshi、Akinaga Hiroyuki
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 124 Issue: 25 Pages: 14007-14015

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c02109

    • NAID

      130007959457

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Feedback Electromigration Assisted by Alternative Voltage Operation for the Fabrication of Facet-Edge Nanogap Electrodes2020

    • Author(s)
      Suga Hiroshi、Suzuki Hiroya、Otsu Kazuki、Abe Takuya、Umeta Yukiya、Tsukagoshi Kazuhito、Sumiya Touru、Shima Hisashi、Akinaga Hiroyuki、Naitoh Yasuhisa
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 3 Issue: 5 Pages: 4077-4083

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c00138

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フラーレン不揮発性メモリー(抵抗スイッチ素子)の作製と特性評価2022

    • Author(s)
      菅洋志,竹内美洋,塚越一仁
    • Organizer
      一般社団法人溶接学会 マイクロ接合委員会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フラーレン誘導体を用いた電子線照射領域依存性2021

    • Author(s)
      竹内 美洋, 菅洋志, 王映樵, 若原孝次, 塚越一仁
    • Organizer
      2021年日本表面真空学会学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] C60誘導体膜を用いた抵抗スイッチ効果2021

    • Author(s)
      竹内 美洋, 菅洋志, 王映樵, 若原孝次, 塚越一仁
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] フラーレン重合/解重合に基づく二端子抵抗スイッチング素子2021

    • Author(s)
      梅田有輝也, 菅洋志, Zheng Shushu, 若原孝次, 王映樵, 内藤泰久, 盧興, 塚越一仁
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] C60-Nanowire Two-State Resistance Switching Based on Fullerene Polymerization /Depolymerization2021

    • Author(s)
      Yukiya Umeta, Hiroshi Suga, Mihiro Takeuchi, Shushu Zheng, Takatsugu Wakahara, Yasuhisa Naitoh, and Kazuhito Tsukagoshi
    • Organizer
      MANA international symposium "Condensed Matter Physics & Chemistry
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イオンミリングを用いたナノギャップ電極パターン用微細形状の形成2020

    • Author(s)
      乙津和希,菅洋志,塚越一仁,角谷透,島久,内藤泰久
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 交流印加蒸着時エレクトロマイグレーションによる多端子ナノ電極の形成2020

    • Author(s)
      阿部 卓也, 菅 洋志, 塚越 一仁, 内藤 泰久
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季学術講演
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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