Control of crystal transition temperature of VO2 by the stress of phase change

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kuwahara Masashi 国立研究開発法人産業技術総合研究所, センシングシステム研究センター, 上級主任研究員 (60356954)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二酸化バナジウム / 相変化材料 / 結晶転移温度 / 相転移

Outline of Final Research Achievements

In this study, we tried to control the crystal transition temperature of VO2 by the phase change material. It was known that the crystal transition temperature of VO2 was changed by the stress. On the other hand, it was known that the volume of the phase change material shrinks by about 7% when undergoing a phase transition (from amorphous to crystalline). This study is an attempt to apply the stress by volumetric contraction of phase change materials to VO2 and control the crystal transition temperature of VO2. Using VO2 and Ge2Sb2Te5 (GST), that is a representative phase change material, we verified whether the transition temperature of VO2 changes in two states of GST (amorphous and crystalline). As a result of measuring the temperature dependence of light reflection intensity and electrical resistance, it was found that the crystalline transition temperature of VO2 decreased with respect to the contraction of GST.

Free Research Field

光記録、光・熱物性測定、薄膜材料開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

VO2の結晶転移温度(Vt)は、67℃であり、この変化は揮発性である。VO2を調光窓に応用した場合、67℃という温度では、人の生活温度に比べ高すぎる。また揮発性は、電気メモリーに応用した場合、デバイスを67℃以上に保持しないと、データが消去されてしまう。こういった短所を改良するため、添加物などでVt制御を試みる研究がされてきた。我々は、添加物などでなく、相変化材料の相変化に伴う体積収縮によってVO2に応力印加し、Vt制御が可能なのではと考え研究を進めた。VO2と相変化材料の複合化は、世界で初めての試みであり、実現すれば、赤外線を30-40℃で自動に遮断する窓材などに応用が可能となる。