2017 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic property control of solid-state oxide thin-film device by water electrolysis
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15H05543
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
片瀬 貴義 東京工業大学, 科学技術創成研究院フロンティア材料研究所, 准教授 (90648388)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸化物エレクトロニクス / 薄膜トランジスタ / 水の電気分解 / プロトン / エレクトロクロミック素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、安心・安全な水の電気分解を利用して、酸化物薄膜の電気物性をオンデマンド制御する薄膜固体デバイスの実現を目的とし、室温付近で金属-絶縁体転移を示す二酸化バナジウム(VO2)薄膜を活性層に用いて、含水ナノ多孔質ガラスをゲート絶縁体とする薄膜トランジスタ構造を作製し、“室温”で電気的にプロトンを脱挿入することで、金属-絶縁体相の自在制御を実現してきた。最終年度は、本提案手法を利用したデバイス応用を目指して、安価で大面積化が可能なガラス基板上にVO2多結晶薄膜を作製し、室温で可視光は透過したまま、赤外線の透過率だけをオンデマンド制御可能な、３端子薄膜トランジスタ型のエレクトロクロミック素子の実証を行った。全て透明なデバイス構造を実現するために、ソース・ドレイン電極には、VO2と同じルチル型構造を有するFドープ酸化スズ（SnO2）透明導電膜を適用し、ゲート電極にはITO透明導電膜を用いた。さらに電気化学的なサイクル特性の改善を目指して、VO2活性層に対するカウンター層として酸化ニッケル薄膜を適用し、含水ナノ多孔質ガラスをゲート絶縁体とする薄膜トランジスタ構造を作製した。室温大気中で正・負ゲート電圧を交互に印加することで、VO2活性層のシート抵抗を可逆的に変調（シート抵抗変化率は約二桁）させると共に、可視光領域の透過率を変化させないまま、波長3000nmの赤外線透過率を約50%変調させることに成功した。以上の結果から、含水多孔質ガラスをゲート絶縁体に用いた薄膜トランジスタ構造をVO2薄膜に適用することで、室温で自在にプロトン化し、赤外線を透過する絶縁体から、赤外線を遮断する金属に切り替えするエレクトロクロミック素子として動作させることに成功した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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