2021 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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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 / 内包フラーレン / ナノ電極 |
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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。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。電流変化を系統的に調べそのメカニズムを明らかにした。以上の成果をまとめ、海外学術誌に投稿した。Yukiya Umeta, Hiroshi Suga, Mihiro Takeuchi, Shushu Zheng, Takatsugu Wakahara, Ying-Chiao Wang, Yasuhisa Naitoh, Xing Lu, Akichika Kumatani, and Kazuhito Tsukagoshi “Stable Resistance Switching in Lu3N@C80 Nanowires Promoted by the Endohedral Effect: Implications for Single-Fullerene Motion Resistance Switching” ACS Applied Nano Materials 4, 7935-7942 (2021.8).
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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
これまでの研究で、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。本年度も計画の通り、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し、 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ニズムなどを解明し、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した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究において、自己組織化フラーレン C60 ナノワイヤー（以下、C60NW）を用いた抵抗変化型 スイッチングデバイスを開発し、液-液界面で成長できるC60NW を用いた電気スイッチング動作を実証した。しかし、C60NW の形状制御が困難であり，１本１本のC60NWの配置も制御することが出来ない。そのため、素子作製における形状設計が非常に困難である。そこで、今後の研究では、素子デザインが自由に行える手法の開発を重点的に行う。既存の素子作製で用いられるスピンコート法やリソグラフィー技術を利用した手法を利用し、これらの技術を利用することで素子デザインを自由に行える端子ナノスケールスイッチングデバイスの作製とそれらの素子の電気特性評価を目指す。このような取り組みはサブナノメータ素子スイッチの開発につながる可能性がある。
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| Causes of Carryover |
コロナウィルスの影響により参加予定の国内学会・国際学会がオンライン形式での開催になったため、参加の見合わせや、参加に係わる旅費発生が無くなったため。次年度の学会参加費や論文投稿に使用する予定である。
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