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酸化物極限ナノトランジスタ創製とシングルドメインの金属-絶縁体電子相転移制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H03871
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関大阪大学

研究代表者

神吉 輝夫  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40448014)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード酸化物エレクトロニクス / トランジスタ / ナノテクノロジー / 強相関電子系 / 電界効果トランジスタ / 強相関電子系酸化物
研究成果の概要

本研究では、ナノスケールの単一の電子相ドメインにアプローチできるほど小さなチャネルを持つ酸化物極限ナノトランジスタを創出し、電界効果制御により巨大On/Offスイッチング・メモリ機能が発現することを実証してきた。従来報告されてきたのVO2薄膜のトランジスタに比べて、一桁程度大きなOn/Off比を持つ酸化物トランジスタの創出に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電子相転移を有する酸化物において電界効果は、どのような物理パラメータ(キャリア濃度、移動度など)を変化させるのか?実験を通じて具体化し極限ナノFETの測定を通じて解明する。この学術的意義は、キャリア変調による金属化は、VO2で起こる構造相変化(絶縁体相では単斜晶、金属状態では正方晶)と相関関係はあるのか?つまりMott型相転移なのか、パイエル型相転移なのかという長年の問題に対してもアプローチできる有効な手段として、ナノFETを活用することにある。また、相転移を利用したFETは、低消費電力で動作し次世代のデバイスとして期待されている。その基礎を知ることによって、将来の循環型社会への貢献ができる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ジェノバ大学/CNR-SPIN(イタリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Single-step metal-;insulator transition in thin film-based vanadium dioxide nanowires with a 20 nm electrode gap2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihide Tsuji, Teruo Kanki, Yasukazu Murakami, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 号: 2 ページ: 025003-025003

    • DOI

      10.7567/1882-0786/aafa9e

    • NAID

      210000135576

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of single-crystal VO2 thin films on MgO(110) substrates using ultrathin TiO2 buffer layers2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Higuchi, T. Kanki, and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp.

      巻: 11 号: 8 ページ: 085503-085503

    • DOI

      10.7567/apex.11.085503

    • NAID

      210000136324

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of electronic-transport switching in single-crystal narrower VO2 nanowire channels through side-gate electric fields2018

    • 著者名/発表者名
      M. Chikanari, T. Kanki, T. Wei and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 113 号: 5

    • DOI

      10.1063/1.5042674

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Joule-heat-driven high-efficiency electronic-phase switching in freestanding VO2/TiO2 nanowires2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Higuchi, T. Kanki and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp.

      巻: 10 号: 3 ページ: 033201-033201

    • DOI

      10.7567/apex.10.033201

    • NAID

      210000135789

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local Peltier-effect-induced reversible metal-insulator transition in VO2 nanowires2016

    • 著者名/発表者名
      H. Takami, T. Kanki and H. Tanaka
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 6 号: 6

    • DOI

      10.1063/1.4954734

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] フレキシブルVO2薄膜を用いた超高感度歪みセンサーの創製2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 史也, 神吉 輝夫, L.Pellegrino, N.Manca, D. Marré, 田中 秀和
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Creation of VO2 resistance modulation device dependent on crystal orientation using strain effect by electrostatic force2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Endo, Teruo Kanki, Luca Pellegrino, Nicola Manca, Daniele Marré, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      The 22nd SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic resistivity modulation by proton control using an electric field effect in HVO2-FET structures2019

    • 著者名/発表者名
      Keita Muraoka, Teruo Kanki, Takafumi Uemura, Tsuyoshi Sekitani, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      The 22nd SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of resistive modulation in nano-convex VO2 FET2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshihide Tsuji, Teruo Kanki, Takafumi Uemura, Tsuyoshi Sekitani, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      The 22nd SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フレキシブルVO2薄膜を用いた超高感度歪みセンサーの創製2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 史也, 神吉 輝夫, L.Pellegrino, N.Manca, D. Marre, 田中 秀和
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Creation of VO2 resistance modulation device dependent on crystal orientation using strain effect by electrostatic force2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Endo, Teruo Kanki, Luca Pellegrino, Nicola Manca, Daniele Marree, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      The 22nd SANKEN International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Room temperature hydrogenation in functional oxide nanowires by an electric field via air nanogap2018

    • 著者名/発表者名
      Teruo Kanki
    • 学会等名
      17th Edition of International conference on Emerging Trends in Materials Science and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrochemical proton-intercalation into oxide nanowires at room temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Teruo Kanki
    • 学会等名
      EMN Meeting on Nanowires
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HVO2チャネルを用いたトランジスタ構造の作製と電界効果プロトン濃度制御による抵抗変調2018

    • 著者名/発表者名
      村岡 敬太,神吉 輝夫,植村 隆文,関谷 毅,田中 秀和
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [学会発表] 電界集中型ナノトランジスタ作製に向けた 凸型単結晶 VO2ナノワイヤーチャネルの作製2018

    • 著者名/発表者名
      辻佳秀, 神吉輝夫, 田中秀和
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] VO2フリースタンディングナノ細線を用いた静電引力歪み制御による電気伝導変調の結晶方位依存性解明2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤 史也, 神吉 輝夫, L.Pellegrino, N.Manca, D. Marré, 田中 秀和
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電界集中型ナノトランジスタ作製に向けた 凸型単結晶 VO2ナノワイヤーチャネルの作製2018

    • 著者名/発表者名
      辻佳秀, 神吉輝夫, 田中秀和
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] VO2フリースタンディングナノ細線を用いた静電引力歪み制御による電気伝導変調の結晶方位依存性解明2018

    • 著者名/発表者名
      遠藤 史也, 神吉 輝夫, L.Pellegrino, N.Manca, D. Marre, 田中 秀和
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Oxide Nano-Spintronics using Electronic Phase Transition2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kanki, H. Tanaka
    • 学会等名
      Spintronics and Core-to-Core Workshop 2017
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体を模倣したエレクトロニクスと材料開発ー雑音を利用した信号伝送と情報処理ー2017

    • 著者名/発表者名
      神吉 輝夫, 田中 秀和
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] VO2フリースタンディングナノ細線における金属-絶縁体電子相スイッチングの高効率化2017

    • 著者名/発表者名
      樋口 敬之, 神吉 輝夫, 田中 秀和
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノワイヤーチャネルを用いた固体ゲート電界効果による抵抗変調2017

    • 著者名/発表者名
      辻 佳秀, TingTing Wei, 神吉 輝夫, 田中 秀和
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Size Dependence of Resistance Switching Efficiency in Freestanding VO2/TiO22017

    • 著者名/発表者名
      Y. Higuchi, T. Kanki, L. Pellegrino, N. Manca, D. Marré, H. Tanaka
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2017-01-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Joule heat-driven high efficient electronic-phase switching in freestanding VO2/TiO2 nanowires2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Higuchi, T. Kanki, L. Pellegrino, N. Manca, D. Marré, H. Tanaka
    • 学会等名
      The 20th SANKEN international symposium
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric field-induced transport modulation in correlated oxide VO2-FETs with high-k Ta2O5/organic parylene-C hybrid gate2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kanki, T. Wei, H. Tanaka
    • 学会等名
      2016 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, MA, US
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resistive switching in VO2 nanowires by applying an electric field via air-gap gates2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kanki, M. Chikanari, H. Tanaka
    • 学会等名
      2016 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, MA, US
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] VO2フリースタンディングナノ細線における超省電力電子相スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      樋口 敬之, 神吉 輝夫, L. Pellegrino, N. Manca, D. Marré, 田中 秀和
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Correlated Functional Oxides -Nanocomposits and Heterostructures-2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kanki and H. Tanaka
    • 総ページ数
      231
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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