Unveiling photo-induced phase transition phenomena of metastable titanates using single-crystalline films and creating phase change memory

• Project/Area Number: 25K01663
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Institute of Science Tokyo
• Principal Investigator: 吉松 公平 東京科学大学, 物質理工学院, 准教授 (30711030)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000); Fiscal Year 2028: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2027: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2025: ¥8,450,000 (Direct Cost: ¥6,500,000、Indirect Cost: ¥1,950,000)
• Keywords: 相変化メモリ / 光誘起相転移 / 酸化チタン / 準安定構造 / 薄膜

Outline of Research at the Start

本研究では、光照射により金属相（λ相）から絶縁相（β相）へと可逆的に相転移するTi3O5の光誘起相転移現象の全容解明を目的とする。格子整合基板やバッファ層、酸化状態の異なる原料ターゲットを用い、(100)面直配向のλ-Ti3O5薄膜を合成する。紫外から赤外領域の吸収スペクトルや電気伝導度測定により、光電子物性の異方性を評価する。光電子分光測定によりTi 3d状態密度を観測し、理論計算と比較することで電子状態を明らかにする。さらに、Nd:YAGレーザ照射による相転移の発現条件を探索し、相転移に伴う光・電子物性や電子状態の変化を定量的に観測することで、デバイス応用に向けた物質の基礎的理解を深める。