| 研究課題/領域番号 |
19K22129
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分29:応用物理物性およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田中 秀和 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80294130)
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| 研究分担者 |
佐藤 和則 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60379097)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | プロトン / エピタキシャル薄膜 / ナノパターニング / 相変化 / 第一原理計算 / 単結晶薄膜 / 酸化バナジウム / 金属-絶縁体相転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電子相転移物質である酸化バナジウム（VO2）高品質エピタキシャル超薄膜において、プロトンドーピングにより数10マイクロメートル以上の長距離にわたって急激な抵抗上昇を伴う絶縁体化現象を見出した。この超薄膜と独自の酸化物ナノ構造化技術を用い、省電力で非常に巨大な電気物性および光学特性を制御しうる【酸化物プロトニクス】デバイスを創製する。
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| 研究成果の概要 |
究極的に小さいイオンであるプロトンに着目し、その強力な還元能と高速拡散に基づく新原理により、巨大動的物性制御の実現を目指し、パルスレーザ蒸着法により格子整合の良いTiO2(001)基板上において、VO2エピタキシャル単結晶超薄膜を作製し、通常バルク・薄膜とは異なる、数十マイクロメートルの広い領域において、4桁におよぶ抵抗の上昇を見出した。類似の水素誘起高抵抗化現象を示すSmNiO3薄膜において、Pt、Au/Tiの非対称二端子電極パターンを作製し、Pt触媒プロトンドーピング後に、大気中において電圧印加を行うことにより、薄膜試料中のプロトンを電気的に拡散させ、メモリ効果を観測した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素イオンを効率的に利用し、機能材料中の電子、スピン、軌道、結晶構造を効果的に制御することにより、機能性酸化物の多様な相が制御でき、量子材料の新規創発機能デザインが可能となる。更に、その動的制御法の確立により、通常のエレクトロニクスでは困難な巨大応答エレクトニクス、エネルギーデバイス適用が可能となる。通常の電子制御では不可能な巨大抵抗変調を示す新規エレクトロニクスなどの従来不可能であった広大な波及効果が期待される。その将来応用は、メモリ、センサ、機械学習デバイスなど、その波及効果は非常に大きい。
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