| Project/Area Number |
23K04594
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
渋谷 圭介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00564949)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 金属絶縁体転移 / 二酸化ニオブ / ルチル型酸化物 |
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| Outline of Research at the Start |
ルチル型酸化物NbO2は約1070Kにおいて金属絶縁体転移を示す材料であり、相転移の際に発現する特異な電気特性を電子デバイスに利用しようとする研究が活発化している。しかしながら、類似物質であるVO2と比較すると、NbO2の基本的特性の理解は不十分な状況にある。特に、相転移温度以上で現れる金属相は擬一次元伝導体であると理論的に予想されているが、その特性については未だ明らかにされていない。そこで本研究では、NbO2金属相の電子状態を解明することを目的とする。さらに、NbO2金属相が示す異方性がNbO6八面体の歪みに起因すると考え、その歪みを抑制する元素置換を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ルチル型酸化物NbO2は約1070Kにおいて金属絶縁体転移を示す材料であり、相転移の際に発現する特異な電気特性を電子デバイスに利用しようとする研究が活発化している。しかしながら、類似物質であるVO2と比較すると、NbO2の基本的特性の理解は不十分な状況にある。特に、相転移温度以上で現れる金属相は擬一次元伝導体であると理論的に予想されているが、その特性については未だ明らかにされていない。
本研究では、NbO2を中心とした金属絶縁体転移を示す物質の電子状態を解明することを目的とする。当該年度は以下の項目を中心に研究を進めた。
１．エピタキシャルNbO2薄膜をパルスレーザー堆積（PLD）法によりMgF2(110)基板上に作製し、NbO2金属相における輸送特性の異方性（[001]と[1-10]方向）を精査した。しかしながら、顕著な異方的特性は観測されず、理論的に予想される擬一次元的振る舞いは見られなかった。一方、NbO2絶縁体相における偏光ラマン分光測定から、Nb-Nbの二量体モードの顕著な異方性が観測された。Nb-Nbのstretchingモードは[001]方向に大きな変位を示す。この特性についてはVO2のそれと類似する部分が多く、フォノンが果たす役割において共通の原理が存在することが示唆される。
２．NbO2において、NbO6八面体が正八面体から大きく歪んでいることが高い相転移温度の原因となっている可能性がある。NbO6八面体の歪みを抑制するため、Ti置換のNbO2薄膜を作製し、上記の検証を実施した。輸送測定の結果、NbO2の相転移温度が低温側にシフトする様子が観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要に記載した１．の項目についてはおおむね予定通り遂行するに至った。また、２．の項目については、計画当初から前倒しして実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目以降もNbO2の元素置換に引き続き注力し、電子状態を理解することで金属絶縁体転移の原理解明に取り組む。
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