強相関酸化物ナノデバイスの電界効果物性の開拓

• 研究課題/領域番号: 15H05499
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中野 匡規 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (70592228)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
• キーワード: 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / 電界効果 / 物性実験

研究成果の概要

我々はこれまでに、電界効果トランジスタ（FET）を利用することで物質の状態そのものを電圧で制御できることを実証してきた。一方FETは物質中の電子数をほぼ連続的に変化させることができるデバイスであり、キャリア数に対する電子相図を構築する上で非常に強力な手段を提供する。本研究ではそのような観点から、特に銅酸化物高温超伝導体ナノデバイスの電界効果物性の開拓に取り組んだ。そして、代表的な電子ドープ型銅酸化物高温超伝導体であるLa2-xCexCuO4において電場誘起絶縁体-超伝導転移を実現し、詳細な電子数依存性の評価から、アンダードープ領域における電荷秩序相の存在を示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Current switching of electronic structures in two-dimensional 1T-TaS2 crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaro Yoshida, Takashi Gokuden, Ryuji Suzuki, Masaki Nakano, Yoshihiro Iwasa
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.121405
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electron and lattice dynamics of transition metal thin films observed by ultrafast electron diffraction and transient optical measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: A.Nakamura, T. Shimojima, M. Nakano, Y. Iwasa, and K. Ishizaka
  • 雑誌名: Struct, Dyn. 巻: 3 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4971210
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Raising the metal-insulator transition temperature of VO2 thin films by surface adsorption of organic polar molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Shioya, Y. Shoji, N. Seiki, M. Nakano, T. Fukushima, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 8:121101 号: 12 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7567/apex.8.121101
  • NAID: 210000137717
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Memristive phase switching in two-dimensional 1T-TaS2 crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, R. Suzuki, Y. Zhang, M. Nakano, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 1 号: 9
  • DOI: 10.1126/sciadv.1500606
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distinct substrate effect on the reversibility of the metal-insulator transitions in electrolyte-gated VO2 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, K. Shibuya, M. Mizumaki, H. Ohsumi, M. Yoshida, M. Takata, M. Kawasaki, Y. Tokura, T. Arima, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Advanced Electronic Materials 巻: 1 号: 7 ページ: 1500093-1500093
  • DOI: 10.1002/aelm.201500093
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Current-induced unprecedented metastable phases in two-dimensional 1T-TaS2 crystals (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaro Yoshida, Takashi Gokuden, Ryuji Suzuki, Masaki Nakano, Yoshihiro Iwasa
  • 学会等名: The March Meeting 2017 of the American Physical Society
  • 発表場所: New Orleans Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Louisiana U.S.A.
  • 国際学会
• [学会発表] Single-crystalline transition-metal dichalcogenide thin films grown by molecular-beam epitaxy (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, M. Nakano, M. Onga, M. Yoshida, and Y. Iwasa
  • 学会等名: The March Meeting 2017 of the American Physical Society
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Louisiana, U.S.A.
  • 国際学会
• [学会発表] Electronic phase diagram of electron-doped cuprate La2-xCexCuO4 explored by electrolyte gating (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuoka, M. Nakano, M. Uchida, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • 学会等名: The March Meeting 2017 of the American Physical Society
  • 発表場所: Ernest N. Morial Convention Center, New Orleans, Louisiana, U.S.A.
  • 国際学会
• [学会発表] Field induced insulator-to-superconductor transition by electrolyte gating in electron-doped cuprate La2-xCexCuO4 (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Matsuoka, M. Nakano, M. Uchida, M. Kawasaki, Y. Iwasa
  • 学会等名: CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス(東京都文京区)
  • 国際学会
• [学会発表] 強相関酸化物における電場誘起相転移 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規, 岩佐義宏
  • 学会等名: 第8回 東北大学研究会
  • 発表場所: 東北大学理学部化学第４講義室（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] Properties and functionalities of organic-oxide heterointerfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Nakano
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week 2016
  • 発表場所: Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transport properties of transition metal dichalcogenide thin films grown by molecular-beam epitaxy (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Wang, M. Nakano, M. Onga, M. Yoshida, and Y. Iwasa
  • 学会等名: 日本物理学会・秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] 電解質ゲートによるn型銅酸化物高温超伝導体La2-xCexCuO4の超伝導絶縁体転移制御と電子相図の構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松岡秀樹, 中野匡規, 打田正輝, 川﨑雅司, 岩佐義宏
  • 学会等名: 日本物理学会・秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
• [学会発表] Voltage-tunable phase transitions in VO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano
  • 学会等名: 第27回 相変化研究会シンポジウム
  • 発表場所: 熱海ニューフジヤホテル（静岡県熱海市）
  • 年月日: 2015-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] Gate-tunable electrical, optical, and structural properties in VO2 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano
  • 学会等名: The 2015 EMN Qingdao Meeting
  • 発表場所: Grand Regency Hotel, Qingdao, China
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会 / 招待講演