2003 Fiscal Year Annual Research Report

強相関半導体のデバイス物理

Research Project

Project/Area Number	13440109
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	高木英典東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40187935)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	笹川崇男東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助手 (30332597) 花栗哲郎東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (40251326)
Keywords	モット絶縁体 / 半導体物理 / 微小ドーピング / ナノスケール電子状態 / 電荷秩序 / 電荷効果トランジスタ / ペロブスカイトトランジスタ
Research Abstract	本研究の目標はモット絶縁体の半導体物理とも言うべき分野を切り開くことにある。その柱の一つは、ドーピングの物理にある。微小ドープモット半導体の典型例としてCa_<2-x>、Na_xCuO_2Cl_2に着目し、昨年までにナノスケールの電子の自己組織化を見出したが、さらに高分解能の測定へと展開したところ、チェッカーボード型の電荷秩序パターンを見出した。この電荷秩序の存在は、ドープされたモット絶縁体としての高温超伝導体の諸問題、例えば大きな擬ギャップの起源、に直接答えを与える大きなブレークスルーであると自負している。これに加えて、強磁性寸前の強相関金属においてドーパントの周囲でのナノスケール電子状態変化が観測され、局所的軌道状態などの物理に迫る手がかりが得られつつある。さらに大きく発展させたい。エキゾチック半導体を用いた電界効果型トランジスタ(FET)構造の研究については、昨年度、ペロブスカイト型SrTiO_3において、スレショルド電圧の存在、ドレイン電流の飽和、キャパシタンスの変化などを伴う明確なFET特性を不すデバイスを構築することに世界で初めて成功した。今年度はさらにKTaO_3ペロブスカイトへと展開し、アモルファスシリコンFETに迫る高い移動度を有するデバイスの構築に成功した。これらのデバイスを用いて2Kの低温において界面に金属状態を形成することに成功した。さらに低温で超伝導の発現に期待すると同時に、エキゾチックペロブスカイトへ展開するだけの技術が完成された。

Research Products

(13 results)

All Other

All Publications (13 results)

[Publications] K.Ueno, H.Takagi et al.: "Field-effect transistor on SrTiO_3 with sputtered Al203 gate insulator"APPL.PHYS.LETT.. 83(9). 1755-1757 (2003)
[Publications] K.Ueno, H.Takagi et al.: "Field-effect transistor on SrTiO_3 with sputtered Al203 gate insulator"APPL.PHYS.LETT.. 83(9). 1755-1757 (2003)
[Publications] Y.Kohsaka, T.Sasagawa, H.Takagi et al.: "Angle-resolved photoemission spectroscopy of (Ca,Na)_2CuO_2Cl_2 crystals : Fingerprints of a magnetic insulator in a heavily underdoped superconductor"J.PHYS.SOC.JPN.. 72(5). 1018-1021 (2003)
[Publications] Y.Kohsaka, T.Hanaguri, H.Takagi et al.: "STM/STS study on Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 single crystals"PHYSICA C. 388. 283-284 (2003)
[Publications] F.Ronning, H.Takagi et al.: "Evolution of a metal to insulator transition in Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 as seen by angle-resolved photoemission"PHYS.REV.B. 67(16). 165101 (2003)
[Publications] T.Sasagawa, H.Takagi et al.: "ARPES study on electronic evolution in Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 2"PHYSICA C. 388. 307-308 (2003)
[Publications] Hawthorn DG, H.Takagi et al.: "Field-induced thermal metal-to-insulator transition in underdoped La_<2-x>Sr_xCuO_<4+δ> a"PHYS.REV.LETT.. 90(19). 197004 (2003)
[Publications] Nakamae S, H.Takagi, et al.: "Electronic ground state of heavily overdoped nonsuperconducting La_<2-x>Sr_xCuO_4"PHYS.REV.B. 68(10). 100502 (2003)
[Publications] M.Azuma, T.Sasagawa H.Takagi, et al.: "Single crystal growth of Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 and related compounds at high pressures of several GPa"J LOW TEMP PHYS. 131(3-4). 671-679 (2003)
[Publications] H.Yamazaki, H.Takagi et al.: "Correlation between the superconducting and structural properties in MgB_2 thin films prepared by molecular-beam epitaxy"APPL.PHYS.LETT.. 83(18). 3740-3742 (2003)
[Publications] M.Kenzelmann, H.Takagi et al.: "Structure of end states for a haldane spin chain"PHYS.REV.LETT.. 90(8). 087202 (2003)
[Publications] K.Matsuno, H.Takagi et al.: "Charge ordering and spin frustration in AlV_<2-x>Cr_xO4"PHYS.REV.LETT.. 90(9). 096404 (2003)
[Publications] A.Koda, H.Takagi et al.: "Spin fluctuation in LiV_2O_4 studied by muon spin relaxation"PHYSICAL REVIEW B. 69(1). 012402 (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

強相関半導体のデバイス物理

Principal Investigator

高木 英典 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40187935)

Research Products

[Publications] K.Ueno, H.Takagi et al.: "Field-effect transistor on SrTiO_3 with sputtered Al203 gate insulator"APPL.PHYS.LETT.. 83(9). 1755-1757 (2003)

[Publications] K.Ueno, H.Takagi et al.: "Field-effect transistor on SrTiO_3 with sputtered Al203 gate insulator"APPL.PHYS.LETT.. 83(9). 1755-1757 (2003)

[Publications] Y.Kohsaka, T.Sasagawa, H.Takagi et al.: "Angle-resolved photoemission spectroscopy of (Ca,Na)_2CuO_2Cl_2 crystals : Fingerprints of a magnetic insulator in a heavily underdoped superconductor"J.PHYS.SOC.JPN.. 72(5). 1018-1021 (2003)

[Publications] Y.Kohsaka, T.Hanaguri, H.Takagi et al.: "STM/STS study on Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 single crystals"PHYSICA C. 388. 283-284 (2003)

[Publications] F.Ronning, H.Takagi et al.: "Evolution of a metal to insulator transition in Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 as seen by angle-resolved photoemission"PHYS.REV.B. 67(16). 165101 (2003)

[Publications] T.Sasagawa, H.Takagi et al.: "ARPES study on electronic evolution in Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 2"PHYSICA C. 388. 307-308 (2003)

[Publications] Hawthorn DG, H.Takagi et al.: "Field-induced thermal metal-to-insulator transition in underdoped La_<2-x>Sr_xCuO_<4+δ> a"PHYS.REV.LETT.. 90(19). 197004 (2003)

[Publications] Nakamae S, H.Takagi, et al.: "Electronic ground state of heavily overdoped nonsuperconducting La_<2-x>Sr_xCuO_4"PHYS.REV.B. 68(10). 100502 (2003)

[Publications] M.Azuma, T.Sasagawa H.Takagi, et al.: "Single crystal growth of Ca_<2-x>Na_xCuO_2Cl_2 and related compounds at high pressures of several GPa"J LOW TEMP PHYS. 131(3-4). 671-679 (2003)

[Publications] H.Yamazaki, H.Takagi et al.: "Correlation between the superconducting and structural properties in MgB_2 thin films prepared by molecular-beam epitaxy"APPL.PHYS.LETT.. 83(18). 3740-3742 (2003)

[Publications] M.Kenzelmann, H.Takagi et al.: "Structure of end states for a haldane spin chain"PHYS.REV.LETT.. 90(8). 087202 (2003)

[Publications] K.Matsuno, H.Takagi et al.: "Charge ordering and spin frustration in AlV_<2-x>Cr_xO4"PHYS.REV.LETT.. 90(9). 096404 (2003)

[Publications] A.Koda, H.Takagi et al.: "Spin fluctuation in LiV_2O_4 studied by muon spin relaxation"PHYSICAL REVIEW B. 69(1). 012402 (2004)

高木英典東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (40187935)