2015 Fiscal Year Annual Research Report
強相関酸化物３Dナノ構造スケーリング物性解明と電子相変化デバイス応用
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26246013
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田中 秀和 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80294130)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 新機能材料 / 遷移金属酸化物 / 酸化物エレクトロニクス / 金属-絶縁体転移 / ナノドメイン / ナノ構造デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
巨大金属-絶縁体相転移VO2や超巨大磁気抵抗 (La,Pr,Ca)MnO3を用い、以下を達成した。
●電界効果トランジスタデバイスとして、ナノインプリント法によりVO2ナノチャネルを有するサイドゲート型エアギャップトランジスタ(FET)構造を作製した。昨年度に見出した、大気中においての水素ドーピングに加え、乾燥N2中においては純粋な電子キャリア変調に伴う抵抗変調が生じていることを明らかにした。またナノチャネル幅依存性を1000nmから200nmまで系統的に計測し、チャネル幅の減少に伴い、抵抗変調率が大幅に増加すること、その大きさが従来のバンド理論に比して極めて大きいことを見出した。
●また有機物誘電体(パリレン)/アモルファイル酸化物誘電体(TaOx)からなるハイブリットゲート層を、ナノインプリントで作成したVO2ナノワイヤに組み合わせた、ナノスケール強相関酸化物ハイブリットゲートFETを作製し、高品質界面実現による高効率電界抵抗変効果を見出した。サイドゲート型エアギャップFETと同様に、その変調率は従来のバンド理論に比して極めて大きいことを見出した。
●単結晶VO2薄膜において、ケルビンプローブ顕微鏡により20nmスケールの、強相関相転移単位(電子相ドメイン)の観測に成功した。(La,Pr,Ca)MnO3ナノウォール(線幅50nm)試料において、カソードルミネッセンス走査型電子顕微鏡により、ナノ構造に捕獲された電子相ドメインの直視に成功した。
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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
VO2電界効果トランジスタデバイス(サイドゲート型、ハイブリットゲート)において、予想を超える大きな変調率を得ることに成功したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに確立したナノ構造形成法(酸化物ナノインプリト法および3次元ナノテンプレートパルスレーザ蒸着法)を利用し、ナノ構造(ワイヤ・ウォール幅)をさらに20nmまで減少させ、各種ゲート層（サイドゲート、ハイブリッドゲート、イオン液体ゲート）を組みわせえた極小ナノ構造FETを作製により一層巨大な変調効果を見出す。イオン液体ゲートにつては、これまでの知見に加え、パデュー大(米)グループと共同研究を進める。
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| Remarks |
http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bis/
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[Journal Article] Temperature Dependence of Magnetically Active Charge Excitations in Mangnite across the Verwey Transition2015
Author(s)
M. Taguchi, A. Chainani, S. Ueda, M. Matsunami, Y. Ishida, R. Eguchi, S. Tsuda, Y. Takata, M. Yabashi, K. Tamasaku, Y. Nishino, T. Ishikawa, H. Daimon, S.Todo, H. Tanaka, M. Oura, Y. Senba, H. Ohashi, and S. Shin
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Journal Title
Phys. Rev. Lett.
Volume: 115
Pages: 256405(1-5)
DOI
Peer Reviewed
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