2011 Fiscal Year Annual Research Report
強相関遷移金属酸化物の酸素欠陥による電子物性変化と電場制御に関する研究
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22360280
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
澤 彰仁 独立行政法人産業技術総合研究所, 電子光技術研究部門, 研究グループ長 (10357171)
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| Keywords | 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / セラミックス |
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| Research Abstract |
本年度は、(1)強相関酸化物中の酸素欠陥の電界移動現象の解明と(2)電場による強相関酸化物の輸送特性制御に関して以下のような成果が得られた。
(1)強相関酸化物中の酸素欠陥の電界移動現象
強相関酸化物接合で発現する抵抗スイッチング現象の発現機構である酸素欠損の電界移動現象に関する知見を得ることを目的に、抵抗スイッチング特性の接合サイズ依存性と、EELSによる強相関酸化物中の遷移金属の価数の空間変化を測定することで、電圧印加による接合界面での酸素欠陥の空間分布の変化を評価した。Pt電極とNbドープSrTiO3からなる接合素子の低抵抗および高抵抗状態の抵抗値の接合サイズ依存性の測定から、抵抗値は接合面積よりも接合の周長に依存していることが分かり、酸素欠陥または酸素イオンの電界移動現象は接合の端部で発現している可能性を見出した。また、EELSによる遷移金属の価数の測定から、PtとNb-SrTiO3の接合界面で酸素欠陥量が最も多く、界面から離れるにしたがって少なくなる傾向が見られた。今後、接合界面近傍の酸素欠陥量の印加電圧依存性等を評価し、酸素欠損の電界移動現象の詳細を解明して行く予定である。
(2)電場による強相関酸化物の輸送特性制御
強相関酸化物(Nd,Sm)NiO3をチャンネル、イオン液体をゲート絶縁層に用いた電気二重層トランジスタを作製し、室温で(Nd,Sm)NiO3の輸送特性の電界制御を試みた。290Kにおいて、(Nd,Sm)NiO3のキャリアであるホールを蓄積する方向にゲート電圧を印加することで、(Nd,Sm)NiO3の抵抗は1/4以下に低下させることに成功した。また、電子を蓄積する方向にゲート電圧を印加すると抵抗が約5桁大きくなり、ゲート電圧をゼロに戻しても抵抗変化が保持される不揮発な抵抗変化が発現することを見出した。
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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
酸素欠陥の電界移動現象が接合の端部で発現していることを見出すなど、この現象の理解につながる知見を得るとともに、研究の目的である強相関遷移金属酸化物の輸送特性を電界で制御する雛形デバイスの作製も進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
電圧印加下におけるin-situ X線回折実験等により、酸素欠陥の電界移動現象を含め、電圧印加が強相関遷移金属酸化物の結晶構造および電子状態に及ぼす効果を解明するとともに、より大きな輸送特性の電場変調を実現するため、得られた知見を基にデバイス構造および材料の組み合わせ等の最適化を行う。
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[Journal Article] Strain-Mediated Phase Control and Electrolyte-Gating of Electron-Doped Manganites2011
Author(s)
Ping-Hua Xiang, Shutaro Asanuma, Hiroyuki Yamada, Isao H.Inoue, Hiroshi Sato, Hiroshi Akoh, Akihito Sawa, Kazunori Ueno, Hongtao Yuan, Hidekazu Shimotani, Masashi Kawasaki, Yoshihiro Iwasa
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 23
Pages: 5822-5827
DOI
Peer Reviewed
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