| 研究課題/領域番号 |
19K04495
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
中嶋 誠二 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80552702)
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| 研究分担者 |
藤澤 浩訓 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30285340)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 強誘電体 / 半導体物性 / 擬似ドーパント / 帯電ドメイン壁 / バンド構造 / 擬似ドーパント効果 / エネルギーバンド変調 / グラフェン / BiFeO3 / ビスマスフェライト / 薄膜 / 転写 / バンド変調 / 金属/強誘電体界面 / 帯電ドメインウォール |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体のキャリア制御は不純物のドープによって実現される。しかし、強誘電体の自発分極を用いることで、この不純物ドープと同等な効果が期待できる。また、この自発分極の向きは電場印加により反転することから、電気的に半導体等のキャリア制御が可能である。この効果は擬似ドーパント効果とよばれている。本研究ではこの擬似ドーパント効果による電子構造の変化を直接観察し、その制御を実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では強誘電体を半導体として用いる際に不可欠な自発分極反転によるバンド変調と、強誘電性半導体特性への影響を調べた。まずAu/MnドープBiFeO3（BFMO）構造においてMnがバンド構造に与える影響を明らかにした。また強誘電性半導体特性としてバルク光起電力効果を詳しく調べ、バンド構造変調が開放端電圧に大きく影響することを示した。これにより-193℃において852Vという巨大な電圧発生に成功した。またグラフェン/BFMO構造において自発分極反転によるバンド変調を光電子顕微鏡により明らかにした。加えて、強誘電体/強誘電体界面である帯電DWの任意位置への導入に成功し、その導電性変調を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、半導体デバイスの高集積化が限界に達しつつある。加えて機械学習の発展により脳型コンピューティングのニーズが高まっている。本研究の成果はこれまで絶縁体として扱われてきた強誘電体を半導体として用いることで、今までにない新機能をもつデバイスの創出に寄与するものである。特に強誘電体のバルク光起電力効果は光メモリ、高効率太陽電池の創出が期待でき、自発分極による自身の導電性変調はインメモリコンピューティングを実現する導電性スイッチングメモリへの応用に期待できる。
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