Universal growth of functional oxide thin films on van der Waals 2D atomic layered material and their device application

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18972
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Tanaka Hidekazu 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80294130)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 遷移金属酸化物 / 2次元層状物質 / 六方晶窒化ホウ素 / 金属-絶縁体相転移

Outline of Final Research Achievements

The growth of functional oxide thin films on two-dimensional layered materials with van der Waals interactions can open their possibility of broadening the device applications. We report the growth of VO2, Fe3O4, NdNiO3 thin films on hexagonal boron nitride (hBN) flakes, and realization of good metal-insulator
transition property of these thin films. Our results can offer 【universal substrate】on which various kind of functional oxides could be crystalized beyond lattice mismatch.

Free Research Field

酸化物エレクトロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、hBNフレーク上で3種類の異なる酸化物材料の薄膜成長とスイッチング特性評価からhBNのユニバーサル基板としての検討を行い、さらに転写によるフレキシブル素子展開の可能性を示した。遷移金属酸化物は金属-絶縁体相転移、強磁性、強誘電性、超伝導性など多彩な物性を示し、種々のデバイス応用が期待されている。2 次元層状物質の表面は、非常に束縛が弱く、異種物質の結晶構造・格子定数の違いによらず良質な結晶成長が可能となる新規合成場となり、異種物質の一層の高機能物性を引き出せると期待され、また２次元層状物質の特性より、その複合材料も新規なフレキシブルエレクトロニクス材料としての展開が期待される。