相転移酸化物結晶成長と電界誘起スイッチングに関する研究

• 研究課題/領域番号: 20560016
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 沖村 邦雄 東海大学, 工学部, 教授 (00194473)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2010年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2009年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2008年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 結晶成長 / 機能性酸化物 / バナジウム酸化膜 / スパッタ成膜法 / 相共存 / スイッチングデバイス / 相転移 / 酸化状態制御 / エピタキシャル成長 / ICP支援スパッタ成膜法 / プラズマプロセス / メモリーデバイス

研究概要

本研究は,比較的に室温に近い68℃程度で4桁に及ぶ抵抗変化を伴う絶縁体-金属相転移を示す酸化バナジウム薄膜の電界誘起スイッチング現象に関するものである.酸化バナジウム薄膜上に電極間隔5μm程度の微小ギャップを有するプレーナ型素子を作製し高速パルス印加に対するスイッチング特性を測定し,100nsオーダーの高速動作を達成した.本現象は電界印加に対するVO2の電子的な挙動,即ち強い電子相関に起因するものと考察され,VO_2を動作層とする高速スイッチング素子開発の指針を示した.

研究成果

• [雑誌論文] 反応性スパッタ法による相転移V_2O_3薄膜のサファイア基板上へのエピタキシャル成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄, 鈴木康史
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Society of Japan 巻: 54(印刷中)
  • NAID: 10028057028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of structural dynamics of VO2 thin film on c-Al2O3 using in-air time-resolved X-ray diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hada, K.Okimura, J.Matsuo
  • 雑誌名: Phy.Rev.B 82 ページ: 153401-153401
  • NAID: 120002661515
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ X-ray diffraction studies on epitaxial VO_2 films grown on c-Al_2O_3 during thermally induced insulator-metal transition (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, J.Sakai, S.Ramanatha
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. Vol.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of structural dynamics of VO_2 thin film on c-Al_2O_3 using in-air time-resolved X-ray diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Hada, K.Okimura, J.Matsuo
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ X-ray diffraction studies on epitaxial VO_2 films grown on c-Al_2O_3 during thermally induced insulator-metal transition (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, J.Sakai, S.Ramanathan
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of annealing with Ar plasma irradiation for transparent conductive Nb-doped TiO_2 films on glass substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Hojo, K.Okimura
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. Vol.48, Special Issue
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field-Induced Multi-Step Resistance Switching Phenomena in a Planer VO_2/c-Al_2O_3 Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, Nurul Ezreena, Y.Sasakawa, J.Sakai
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. Vol.48, No.6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in Lattice Parameters of VO_2 Films Grown on c-Al_2O_3 Substrate across Metal-Insulator Transition (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, J.Sakai
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. Vol.48, No.4
  • 査読あり
• [雑誌論文] サファイア基板上VO_2薄膜の結晶構造転移の温度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小池秀明,野中利倫,沖村邦雄
  • 雑誌名: 真空 Vol.52, No3 ページ: 167-1970
  • NAID: 10024897925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Light Irradiation on Electric Field Induced Resistance Switching Phenomenon in Planer VO_2/c-Al_2O_3 Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: Nurul Ezreena Mohamad, K.Okimura, J.Sakai
  • 雑誌名: International Journal of Nanoscience Nos.1 & 2 ページ: 147-150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of annealing with Ar plasma irradiation for transparent conductive Nb-doped TiO_2 films on glass substrate (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Hojo, K.Okimura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field-Induced Multi-Step Resistance Switching Phenomena in a Planer VO_2/c-Al_2O_3 Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, Nurul Ezreena, Y.Sasakawa, J.Sakai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in Lattice Parameters of VO_2 Films Grown on c-Al_2O_3 Sub-strate across Metal-Insulator Transition (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Okimura, J.Sakai
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics Vol.48
  • 査読あり
• [雑誌論文] サファイア基板上VO_2薄膜の結晶構造転移の温度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小池秀明, 野中利倫, 沖村邦雄
  • 雑誌名: Journal of the Vacuum Society of Japan 第52巻3号 ページ: 167-170
  • NAID: 10024897925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advantages of Inductively Coupled Plasma -Assisted Sputtering for Preparation of Stoichiometric VO_2 films with Metal-Insulator Transition (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Nihei, Y.Sasakawa, K.Okimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.516 ページ: 3572-3576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of annealing with Ar plasma irradiation for transparent conductive Nb-doped TiO_2 films on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: Mika Hojo, Kunio Okimura
  • 雑誌名: Proceedings of International Symposium on Dry Process 2008 ページ: 195-196
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advantages of Inductively Coupled Plasma -Assisted Sputtering for Preparation of Stoichiometric VO_2 films with Metal-Insulator Transition (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Nihei, Y. Sasakawa, K. Okimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol. 516 ページ: 3572-3576
  • 査読あり
• [学会発表] 反応性スパッタ法による金属-絶縁体相転移VO2薄膜の成長とその応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄
  • 学会等名: 表面技術協会第121回講演大会
  • 発表場所: 成蹊大学
  • 年月日: 2010-03-15
• [学会発表] 反応性スパッタ法による相転移V2O3薄膜のサファイア基板上へのエピタキシャル成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄,鈴木康史
  • 学会等名: 第51回真空に関する連合講演会(真空・表面科学合同講演会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] サファイア基板上エピタキシャルV_2O_3薄膜成長とアニールによるVO_2への変態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄,鈴木亮太,鈴木康史
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] 時間分解X線回折法を用いたVO2薄膜の構造ダイナミクスの評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田真毅,沖村邦雄,松尾二郎
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] サファイア基板上に成長したバナジウム酸化膜の相転移特性に対するポストアニール効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Effect of annealing with Ar plasma irradiation for transparent conductive Nb-doped TiO_2 films on glass substrate (2008)
  • 著者名/発表者名: Mika Hojo, Kunio Okimura
  • 学会等名: International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2008-11-27
• [学会発表] Effect of Light Irradiation on Electric Field Induced Resistance Switching Phenomenon in Planer VO_2/c-Al_2O_3 Structure (2008)
  • 著者名/発表者名: Nurul Ezreena Mohamad, Kunio Okimura, Joe Sakai
  • 学会等名: The 2008 Asian Conference on Nanoscience and Nanotechnology (AsiaNANO 2008)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2008-11-03
• [学会発表] Nurul Ezreena and Joe Sakai : X-ray diffraction study on structures of vanadium dioxide films with metal-insulator transition (2008)
  • 著者名/発表者名: 沖村邦雄
  • 学会等名: XXI Congress of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] X-ray diffraction study on structures of vanadium dioxide films with metal-insulator transition (2008)
  • 著者名/発表者名: Kunio Okimura, Nurul Ezreena, Joe Sakai
  • 学会等名: XXI Congress of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Osaka International Convention Center
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] サファイア基板上VO_2薄膜の結晶構造転移の温度依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池秀明,野中利倫,沖村邦雄
  • 学会等名: 第49回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: くにびきメッセ,松江
• [学会発表] ICP支援スパッタ法による相転移VO_2薄膜成長におけるバナジウムバッファ層の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野中利倫,沖村邦雄
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] PLD法及びスパッタ法により堆積した相転移VO_2薄膜の結晶格子長測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池秀明,沖村邦雄,坂井穣
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] ガラス基板上NbドープTiO_2スパッタ薄膜へのICP高密度Arプラズマアニール処理の効果(II) (2008)
  • 著者名/発表者名: 北条美加,沖村邦雄
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
• [学会発表] ICP支援スパッタ法により堆積したVO_2薄膜の電界誘起相転移(II) (2008)
  • 著者名/発表者名: ヌルルエズリナ,笹川裕介,沖村邦雄
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] In-situ連続成膜ICP支援スパッタによる相転移VO_2薄膜堆積 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野中利倫,二瓶祐輔,沖村邦雄
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] ガラス基板上NbドープTiO_2スパッタ薄膜へのICP高密度Arプラズマアニール処理の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北条美加,沖村邦雄
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] 反応性スパッタ法による酸化ビスマス薄膜の堆積と光記録膜への応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小池秀明,上村隆久,村田吉正,沖村邦雄,後藤廣則
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学