2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン液体ゲートによる新しい電界効果デバイスの創製
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25708039
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
上野 和紀 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10396509)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属絶縁体転移 / 電界効果トランジスタ / イオン液体 / モット絶縁体 / 単結晶薄膜 / 電気二重層トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度まではバルク単結晶を用いたデバイス開発を行い、トランジスタ動作は得られたものの、目的とする金属絶縁体転移の制御はできなかった。そこで、本年度の実施計画ではモット絶縁体単結晶薄膜に研究の軸足を移すこととした。
Laドーピングにより金属化した 無限層構造 (La0.1Sr0.9)CuO2 では膜厚を薄くするとともに 10 nm 以下で急激に絶縁体となる。イオン液体 DEME-TFSI を用いて電気二重層トランジスタを作成したところ、薄く絶縁体的な薄膜では 1.5 V 程度のスレッショルド電圧を持つn型のトランジスタ動作が確認され、また 3 V 以上の電圧でデバイス破壊が起きた。デバイスを冷却し抵抗の温度依存性を評価したところ、どのゲート電圧、膜厚でも絶縁体的な挙動となった。おそらく SrCuO2 では電気化学的に不安定であるために低いゲート電圧でデバイス破壊が起きてしまい、金属絶縁体転移に必要なキャリア濃度を蓄積できなかったのだと考えられる。
強相関金属 SrVO3 でも SrCuO2 と同様に、膜厚を薄くするとともに 10 nm 程度で急激な金属絶縁体転移が観察された。どの膜厚の試料を用いたデバイスでもゲート電圧の印加とともにわずかにドレイン電流が増加し、n 型のトランジスタ動作が得られた。ゲート電圧をさらに印加するとドレイン電流は急激に減少し、特に 10 nm 程度の金属絶縁体転移近傍の試料ではドレイン電流はゼロとなった。ゲート電圧を印加した状態で温度を降下させたところ、確かに金属伝導から絶縁体的な伝導へ変化していることが確認できた。これらの結果から、膜厚を変えることで金属-モット絶縁体転移近傍の試料を作成することができたこと、転移近傍ではわずかなゲート電圧で金属絶縁体転移が誘起されたことがわかる。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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