2020 Fiscal Year Research-status Report
ナノ材料を用いたナノギャップNMES素子の動作機構解明と記憶素子応用技術の開発
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20K05291
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
菅 洋志 千葉工業大学, 工学部, 教授 (60513801)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | NEMS / ナノ材料 / 抵抗変化素子 / ナノエレクトロニクス / 記憶素子 / フラーレン / ナノ電極 / 内包フラーレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フラーレン分子数個の相互作用によるナノ接合の状態制御とそれを原理とするNMES(ナノ材料エレクトロシステム)素子のメカニズムの解明を目的とする。計画に従い研究を実施し、下記の研究成果を得た。
① 電子ビーム照射によりC60ナノワイヤーの導電性を大幅に向上することを見いだし、C60ナノワイヤ素子の導電性改善技術を開発した。素子の導電性が改善することにより、作製したC60素子のほぼすべてで抵抗スイッチ現象が発現するようになった。この成果より、大量の素子を評価することが可能となり、C60素子の抵抗変化機構が重合・脱重合に基づくことを明らかにした。この可逆的な抵抗変化現象は、金属の２端子抵抗変化素子に比べ、抵抗変化のばらつきの少ないことも確認された。以上の成果をまとめ、海外学術誌に投稿した。Y. Umeta, H Suga, et. al., "C60-Nanowire Two-State Resistance Switching Based on Fullerene Polymerization/Depolymerization", ACS Applied Nano Materials 2021 4, 820.
② Lu3Nを内包させたC80分子をLiquid-Liquid Interface Precipitation法により繊維状材料にする手法を確立した。また、そのC80ナノワイヤ材料をシリコン基板上に展開し、真空蒸着法により電極作製をすることでNMES素子を作製し，その電気特性を調べた．内包金属の影響によりC60素子よりも導電性が大幅に改善することが明らかになった。前記の電子線照射なしでも、良好な導電性を得られることが明らかになり、これは内包分子の影響と考えられる。今後、電流変化を系統的に調べることでそのメカニズムを明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2元素からなるナノギャップNEMSにより，900°C環境におけるリーク電流防止機構機能を実現した．高温環境でも機能喪失しない電子デバイスの創成に道を拓いた．また，自己組織化技術を応用して，金属元素を内包する炭素系ナノ材料を用いた2元素NEMS平面素子を製作し，その抵抗スイッチ特性を確かめ，Nano Material Electrical Systemへの道を拓いた．NEMS素子評価のための透過型電子顕微鏡観察実験のための試料加工技術や結晶制御技術など確立した．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、フラーレン分子数個の相互作用によるナノ接合の状態制御とそれを原理とするNMES(ナノ材料エレクトロシステム)素子のメカニズムの解明に向けて研究を遂行する。特に、 Lu3Nを内包させたC80分子のナノワイヤ材料で作製した素子を集中的に調査し、内包分子の影響とそのメカに図などを解明し、ナノ材料を利用した電子システムにおける基盤技術を獲得することを目指す。また、繊維状のフラーレン結晶以外の結晶からNMESデバイスを作る手法についても検討を行う。
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| Causes of Carryover |
新型感染症の影響により、所属機関への入構制約や、ラボへの研究人員の入室制限がかかったため、研究活動が大幅に制約を受けた。特に、計画していた試行実験の一部を次年度に後ろ倒ししたため、その費用を執行しなかった。それらの費用は次年度、実験消耗品として利用する計画である。
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