| 研究課題/領域番号 |
19H02620
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
渋谷 圭介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00564949)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
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| キーワード | 金属絶縁体転移 / ルチル型遷移金属酸化物 / 二酸化バナジウム / 二酸化ニオブ / ルチル型酸化物 / 遷移金属酸化物 / ルチル構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ルチル型酸化物VO2が室温以上で示す金属絶縁体転移が注目されており、その原理解明に向けた研究が展開されている。金属絶縁体転移の原理を解明する基礎研究と、優れたデバイス材料を開発する実用化研究との両面から、金属絶縁体転移を示す新物質の探索が求められている。そこで本研究では、VO2(3d1)と同様のd1電子配置をもつNbO2(4d1)とTaO2(5d1)のエピタキシャル薄膜を作製し、金属絶縁体転移を中心とした物性を明らかにする。3d1－5d1の電子配置をもつルチル型遷移金属酸化物の物性を系統的に理解することで、d1電子系における金属絶縁体転移の原理解明とその転移温度の制御を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ルチル型二酸化ニオブのエピタキシャル薄膜を作製し、その電子・光物性を精査した。作製した二酸化ニオブ薄膜は、単結晶と同等の1080Kで相転移を示した。偏光ラマン散乱分光により、二酸化ニオブの低温相において、ニオブイオンの二量体の振動に対応する３つのフォノンモードが存在することを見出した。また、分光エリプソメトリーの結果から、二酸化ニオブのバンド構造が、二酸化バナジウムのそれに類似していることを明らかにした。ルチル型d1電子系である両物質は、その低温相において、類似した結晶構造・フォノンモード・バンド構造を有する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
二酸化バナジウムは室温付近340Kで金属絶縁体転移を示すため、メモリ・センサ・スイッチなどの電子・光デバイスへの応用が期待されている材料である。二酸化ニオブは、二酸化バナジウムよりも高温の1080Kで相転移を示すため、デバイス動作の安定化に資するものと期待されている。本研究で明らかとなった二酸化バナジウムと二酸化ニオブの特性の理解は、強相関電子系における相転移温度制御手法と物質設計技術の発展に貢献するものと考える。
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