2022 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Ultrathin Functional Oxides Using Atomically Thin Transition Metal Dichalcogenides as Oxidation Precursors
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22H01914
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
山本 真人 関西大学, システム理工学部, 准教授 (00748717)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 啓司 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40223482)
麻生 亮太郎 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40735362)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 二次元物質 / 原子層物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 機能性酸化物 / 不揮発性メモリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は温度可変オゾン処理装置を導入し、第5族および第6族の遷移金属ダイカルコゲナイド原子層のオゾン酸化処理による機能性酸化物超薄膜の形成とそのデバイス応用を試みた。まず、オゾン処理によって表面酸化した二セレン化タングステン(WSe2)を用いた抵抗変化メモリの作製を行った。電極上に転写したWSe2にオゾンを200℃で照射することで表面に極薄の酸化タングステン(WOx)膜を形成し、その上に電極を作製することで二端子素子構造を完成させた。作製したWOx/WSe2二端子素子の電流－電圧特性を評価したところ、ユニポーラ型の抵抗変化メモリ動作を示すことが分かった。2023年度は、抵抗変化メモリの動作速度や繰り返し耐性などのメモリ特性評価を行うとともに、抵抗変化メモリ動作の酸化膜厚依存性および電極材料依存性について詳細に調べる。
また、2022年度は二セレン化バナジウム(VSe2)のオゾン酸化による機能性バナジウム酸化物超薄膜の合成も試みた。その結果、VSe2にオゾンを曝露することによって五酸化バナジウム(V2O5)を形成することに成功した。今後は、V2O5薄膜を用いたトランジスタの作製と評価を行う。一方、VSe2を大気中200℃以下で処理するとVSe2表面にアモルファスのバナジウム酸化物(VOx)薄膜が形成されることが分かった。また、得られたVOx/VSe2を二端子構造化させると、WOx/WSe2と同様にユニポーラ型抵抗変化メモリ動作することが分かった。2022年度はVOx/VSe2抵抗変化メモリの特性評価を重点的に行う。以上のように2022年度はVSe2の酸化によって、機能性VOxやV2O5を形成することに成功した一方で、本来作成を目指していた強相関物性を示す二酸化バナジウム(VO2)の形成には至らなかった。そこで2023年度はプラズマ処理装置を新たに導入し、VSe2のプラズマ酸化処理を行うことによってVO2超薄膜の形成を目指す。
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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
2022年度は抵抗変化メモリ動作を示すWOx/WSe2およびVOx/VSe2薄膜の形成に成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、2022年度に作成に成功したWOx/WSe2およびVOx/VSe2薄膜を用いた抵抗変化メモリの動作速度、繰り返し耐性、保持特性などの評価を行う。また、それぞれの抵抗変化メモリ動作の酸化膜厚依存性・電極材料依存性を詳細に調べる。さらに原子間力顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡、X線光電子分光法を用いた構造解析・組成分析を行うことで、低電圧メモリ動作が可能な酸化条件を決定する。
また、2023年度は2022年度に達成できなかったVSe2の酸化によるVO2超薄膜の形成も試みる。具体的にはプラズマ酸化を用いることでVO2の作製を目指す。さらに2023年度は、二セレン化ニオブの均一酸化処理法も開拓し、絶縁体－金属相転移酸化物として知られる二酸化ニオブの超薄膜の作成を試みる。
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Research Products
(9 results)
