2015 Fiscal Year Research-status Report
電界効果型ダイヤモンドアンビルセルの開発による未知領域の物性探索
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15K17711
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
藤岡 正弥 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (40637740)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ダイヤモンドアンビルセル / 超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年ダイヤモンドアンビルセル(DAC)を利用した高圧下での物性測定は国内外で盛んに研究が進められている。本研究では、圧力、キャリア密度、温度の3軸を制御する事で、これまで不可能であった領域の物性探索を行うものである。圧力の印加にはDACを用いるが、従来の構造とは異なり、ダイヤモンドの表面にあらかじめ微細電極を形成し、試料スペースを縮小させる。これにより、非常に高い圧力印加を可能にする。さらに、DACの試料スペースにイオン液体を使った電界効果素子を形成する。イオン液体は加圧時の圧媒体、またキャリア注入の両方の役割を果たし、電界効果型のDACを可能にする。これを超薄膜試料に適用する事で、未知領域における物性を明らかにする。
初年度は、DACを利用し、LaO0.5F0.5BiSeSの単結晶薄膜の高圧特性の測定を行った。この物質は酸素サイトに半分のフッ素を置換することで超伝導が発現し、LaO0.5F0.5BiS2やLaO0.5F0.5BiSe2では、圧力を印加することで超伝導特性が向上することが知られている。本研究で用いたLaO0.5F0.5BiSeSは未だ圧力下での超伝導特性の向上は報告されておらず、本研究を通して、圧力の印加に伴う超伝導転移温度の向上（約5 Kから7 K）を初めて観測した。さらに、ダイヤモンドのキュレット面に電気伝導性を有するボロンドープダイヤを製膜し、電極形状へと加工したDACを使って、鉛の電気抵抗を測定し、この系での電極形成プロセスを確立した。平成27年度の研究を通して、電界効果型ダイヤモンドアンビルセルの開発が加速すると期待される。
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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
本研究課題を推進することにより、ダイヤモンドアンビルセルと電界効果を兼ね備えた、新たな物性探索素子を構築する。平成27年度においては、圧力を十分に印加できることを確認し、ボロンドープダイヤを利用した電極作成も可能となった。このことから、平成28年度の研究内容を予定通り遂行できるものと考えられる。このような事由から本研究は順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究成果に基づき、平成28年度は、圧媒体としてイオン液体を利用したダイヤモンドアンビルセルの作製に着手する。イオン液体を用いた場合、ダイヤモンドアンビルセルの対向アンビルにセットするゲート電極に電圧を印加するとイオンの移動が起こり、電気二重層を形成する。試料表面に集まったイオンの電荷により、試料内部にキャリアが誘起され、このキャリアの増加はゲート絶縁膜に誘電体を用いた場合よりおよそ1～2ケタ大きい。また、キャリアは表面から数十～数nm程度しか内部に広がっていないため、試料としては超薄膜にへき開が可能な材料が望ましい。平成28年度はこのイオン液体をDACの圧媒体として用いる事で、試料にキャリアを注入すると同時に圧力を印加し、遷移金属カルコゲナイド等の電気特性の評価を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
研究計画にわずかな変更があったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試薬購入に使用予定
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