2019 Fiscal Year Research-status Report
相変化材料とVO2の複合化による応力印加VO2結晶転移温度制御
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19K05024
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
桑原 正史 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, 上級主任研究員 (60356954)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | VO2 / GeSbTe / 応力 / 結晶転移温度制御 / 相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
VO2とGeSbTeのハイブリッド化により、VO2の金属-絶縁体の転移温度を制御することを目的として研究を進めた。VO2は、通常 約70℃で金属-絶縁体転移をすることが知られている。転移温度以下で絶縁体、それ以上で金属となる。この性質を利用した調光ガラス（夏の強い日差しを遮る目的）、電気メモリなどの応用が研究されている。ただし、上記転移は、揮発性であるため金属状態を保持するためには常時転移温度以上を保つ必要がある。また、転移温度の70℃は、人の生活温度と比べると高温であり、例えば調光ガラスに適用した場合、ガラス温度が30-40℃での調光作用発言が求められる。
我々は、VO2の転移温度を制御する方法を模索してきた。その中でVO2に応力を加えることで転移温度が制御可能であることを知り、簡便にVO2に応力を加える方法を模索した。そこで、我々は、光記録の材料として実用化されているGeSbTeの２２５組成（GST）に注目した。光記録では、この材料の結晶―アモルファスを制御することにより、書き込み、消去を行っている。結晶―アモルファスの転移において、大きな体積変化を起こすことが知られており、アモルファスから結晶に転移する際には、7％程度の体積収縮が起こる。したがって、この体積収縮を利用すれば、VO2に応力がかけられ、ひいてはVO2の転移温度制御が可能ではと考えた。基礎的な実験として、アルミナ基板上にC軸配向のVO2を作製し、その上にGSTを堆積した試料を用意した。GSTは堆積直後はアモルファスであるが、150℃以上で結晶となる。光学的、電気的にこの試料の転移温度を測定したところ、VO2-アモルファスGSTの系では、数℃の転移温度低下が見られ、VO2-結晶GSTの系では、10℃から数十℃の低下が観察された。応力が、VO2の転移温度に大きな変化をもたらすことが証明できた。
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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
コロナの影響で学生が実験に参加できていないが、協力してくださっている東海大の沖村教授、またスペインにいる坂井博士の尽力で概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度から東海大学の沖村教授が参画していただけることになり、またそこの修士学生が研究を進めることとなった。VO2の転移温度を変化させることはできたが、VO2やGSTの最適な膜厚、転移温度変化のメカニズムなど、X線構造解析、光学・電気的測定を通して研究を進める。
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| Causes of Carryover |
所属する公的機関からの研究費で一部を賄ったことが大きな原因である。
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Research Products
(1 results)
