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革新的光デバイスを目指した希土類を含んだ通常およびトポロジカル絶縁体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05035
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 応用物性
研究機関福岡工業大学

研究代表者

北川 二郎  福岡工業大学, 工学部, 教授 (90346528)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード光誘起近藤効果 / 電気二重層トランジスタ / 近藤絶縁体 / 低消費電力光デバイス / プラズマ窒化 / 新物質開発 / 金属有機化合物分解法 / 希土類酸化物 / 強相関電子系 / 光デバイス / 物性実験 / 電子電気材料 / トポロジー
研究成果の概要

申請者の提案した光誘起近藤効果の普遍性の確認と、近藤絶縁体の開発を目指した。前者では、電気二重層トランジスタを援用した。必要な希土類半導体薄膜は金属有機化合物分解法によって合成した。CeTiO3薄膜などでは、Ceが+4価の物質しか得られなかった。YbMnO3薄膜合成に成功し、電気二重層トランジスタによる電界誘起キャリアの観測を試みたが、失敗した。また、プラズマ窒化法によるキャリアドーピングも試みた。TiO2膜のプラズマ窒化を行ったが、成功しなかった。近藤絶縁体の開発では、ZrCuSiAs型、Sr2Mn3As2O2型の探索、Zintl相へのキャリアドーピングを行ったがいずれも成功しなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光による磁気制御は、MO,MDなどで実用化されたが、光照射密度は記録時に106 W/cm2と極めて大きい。光誘起近藤効果の発現には、10 W/cm2もあれば十分であり、この普遍性が確認できれば、光磁気記録装置や光変調器などの省電力化が期待できる。また、トポロジカル近藤絶縁体が見つかれば、応用として、高周波デバイス、熱電変換素子、スピントロニクスデバイスなど極めて多くの例が挙げられている。さらに、トポロジカル相の光制御を用いれば、スピン流などの光変調が可能となり、トポロジカル絶縁体デバイスの高機能化が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] New high-entropy alloy superconductor Hf21Nb25Ti15V15Zr242019

    • 著者名/発表者名
      Ishizu Naoki、Kitagawa Jiro
    • 雑誌名

      Results in Physics

      巻: 13 ページ: 102275-102275

    • DOI

      10.1016/j.rinp.2019.102275

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Composition effect in ferromagnetic properties of Tb3Co3Ga2019

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Jiro、Terada Hirotaka、Shirakawa Naoki、Tsubota Masami、Nose Akira、Tanaka Seiya
    • 雑誌名

      Results in Physics

      巻: 15 ページ: 102591-102591

    • DOI

      10.1016/j.rinp.2019.102591

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Impact of the Composition Effect on Ferromagnetic Properties of Tb2Co2Ga2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Seiya、Terada Hirotaka、Shirakawa Naoki、Tsubota Masami、Kitagawa Jiro
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 9 号: 12 ページ: 1242-1242

    • DOI

      10.3390/met9121242

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New room-temperature ferromagnet: B-added Pd0.75Mn0.25 alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Kitagawa Jiro、Sakaguchi Kohei
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 468 ページ: 115-122

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.07.087

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superconductivity in oxygen-added Zr5Pt32018

    • 著者名/発表者名
      Hamamoto Shusuke、Kitagawa Jiro
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 5 号: 10 ページ: 106001-106001

    • DOI

      10.1088/2053-1591/aad9cf

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hill plot focusing on Ce compounds with high magnetic ordering temperatures and consequent study of Ce2AuP32018

    • 著者名/発表者名
      J. Miyahara, N. Shirakawa, Y. Setoguchi, M. Tsubota, K. Kuroiwa, and J. Kitagawa
    • 雑誌名

      J. Supercond. Nov. Magn.

      巻: 31 号: 11 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1007/s10948-018-4624-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 光誘起近藤効果の探索2019

    • 著者名/発表者名
      北川 二郎、片岡 大和、石橋 耕蓉、奥田 滉太、亀田 久司、山口 大輝
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会 九州大学 14aS-PS-50
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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