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遷移金属酸化物の金属-絶縁体転移を利用した熱トランジスタの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20J14755
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分26020:無機材料および物性関連
研究機関北海道大学

研究代表者

KIM GOWOON  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードTungsten oxide / Thermal conductivity / Electrical conductivity / Oxygen deficiency / Atomic defect tunnel / Epitaxial film / thermopower / Thermal transistor / Transition metal oxide / 1D atomic defect tunnel / Pulsed laser deposition
研究開始時の研究の概要

The thermal transistor proposed in this research, which simultaneously electrically controls the heat flow and current, causes metal-insulator transition at room temperature by the current necessary for the electrochemical Redox reaction, and simultaneously controls the thermal resistance.

研究実績の概要

In this research, I introduced oxygen concentration by electrochemical redox treatment and controlled the electrical, optical, structural properties.
The electrical conductivity was controlled from ~400 S cm-1 to an insulator, and the optical transmission at 1.5μm in wavelength was controlled in the range of 35 - 70%. This result would be useful for developing metal oxide epitaxial film-based electrochemical optoelectronic devices. [1, 2]
[1] G. Kim* et al., ACS. Appl. Electron. Mater. 3, 3619-3624 (2021)

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Pusan National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 台湾・国立陽明交通大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Room Temperature Insulator-to-Metal Transition of VO2/TiO2 Epitaxial Bilayer Films Grown on M-plane Sapphire Substrates2022

    • 著者名/発表者名
      Binjie Chen, Gowoon Kim, Hai Jun Cho, and Hiromichi Ohta
    • 雑誌名

      Advanced Electronic Materials

      巻: 8 号: 1 ページ: 2100687-2100687

    • DOI

      10.1002/aelm.202100687

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible Redox Control of Optoelectronic Properties of Hexagonal Tungsten Oxide Epitaxial Film Grown on YSZ Solid Electrolyte2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim, Hai Jun Cho, and Hiromichi Ohta
    • 雑誌名

      ACS Applied Electron Materials

      巻: 3 号: 8 ページ: 3619-3625

    • DOI

      10.1021/acsaelm.1c00522

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unveiling the Electronic Structure of Grain Boundaries in Anatase with Electron Microscopy and First-Principles Modeling2021

    • 著者名/発表者名
      Quirk James A.、Miao Bin、Feng Bin、Kim Gowoon、Ohta Hiromichi、Ikuhara Yuichi、McKenna Keith P.
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 号: 21 ページ: 9217-9223

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.1c03099

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solid-State Electrochemical Switch of Superconductor-Metal-Insulators2021

    • 著者名/発表者名
      Zhang Xi、Kim Gowoon、Yang Qian、Wei Jiake、Feng Bin、Ikuhara Yuichi、Ohta Hiromichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 45 ページ: 54204-54209

    • DOI

      10.1021/acsami.1c17014

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of thermal annealing on nitrogen implanted epitaxial Fe films2021

    • 著者名/発表者名
      Hyeonjun Kong, Gowoon Kim, Joonhyuk Lee, Jinhyung Cho, and Hyoungjeen Jeen
    • 雑誌名

      Current Applied Physics

      巻: 24 ページ: 7-11

    • DOI

      10.1016/j.cap.2021.01.008

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anisotropic Electrical Conductivity of Oxygen-Deficient Tungsten Oxide Films with Epitaxially Stabilized 1D Atomic Defect Tunnels2021

    • 著者名/発表者名
      Kim Gowoon、Feng Bin、Ryu Sangkyun、Cho Hai Jun、Jeen Hyoungjeen、Ikuhara Yuichi、Ohta Hiromichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 13 号: 5 ページ: 6864-6869

    • DOI

      10.1021/acsami.0c21240

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coexistence of High Electron Conduction and Low Heat Conduction in Tungsten Oxide Epitaxial Films with 1D Atomic Defect Tunnels2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Gowoon、Feng Bin、Sheu Yu-Miin、Cho Hai Jun、Ikuhara Yuichi、Ohta Hiromichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 2 号: 8 ページ: 2507-2513

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00428

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unusually Large Thermopower Change from +330 to -185 μV K-1 of Brownmillerite SrCoO2.52020

    • 著者名/発表者名
      Yang Qian、Lee Joonhyuk、Feng Bin、Ikuhara Yuichi、Kim Gowoon、Cho Hai Jun、Jeen Hyoungjeen、Ohta Hiromichi
    • 雑誌名

      ACS Applied Electronic Materials

      巻: 2 号: 7 ページ: 2250-2256

    • DOI

      10.1021/acsaelm.0c00427

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Thermoelectric properties of 1D atomic defect tunnels stabilized tungsten oxide epitaxial film2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      ICC8
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tungsten Oxide Epitaxial Films with 1D Atomic Tunnels ― Structure and optical-electrical-thermal transport properties2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      新学術・機能コア若手コラボツア
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Reversible Redox Control of Optoelectronic Properties of Hexagonal Tungsten Oxide Epitaxial Films Grown on YSZ Solid Electrolyte2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      The 82nd JSAP Autumn Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric properties of tungsten oxide epitaxial films2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      2021 KPS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Anisotropy in the electrical conductivity of oxygen deficient WOx with 1D atomic defect tunnels2021

    • 著者名/発表者名
      キムゴウン
    • 学会等名
      第56回応用物理学会北海道支部
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Phonon-Glass and Electron-Crystal Behavior of WOx Films containing 1D Atomic Defect Tunnels2021

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      Electronic Materials and Applications 2021 Virtual (EMA 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 1次元原子欠陥トンネルを含む酸化タングステン薄膜の熱電特性2021

    • 著者名/発表者名
      キムゴウン
    • 学会等名
      2021年 第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High Electron and Low Heat Transports of 1D Atomic Defect Tunnels Stabilized in Tungsten Oxide Epitaxial Films2020

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science (PRiME 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 安定化されたWOx薄膜内に安定化された1次元原子欠陥トンネルの熱・電子輸送2020

    • 著者名/発表者名
      キムゴウン
    • 学会等名
      第17回薄膜材料デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 酸化タングステンエピタキシャル薄膜中で安定化された1次元原子欠陥トンネルの熱・電子輸送特性2020

    • 著者名/発表者名
      キムゴウン
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東北北海道支部
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 酸化タングステンエピタキシャル薄膜中で安定化された 1次元原子欠陥トンネルの異方性電子輸送2020

    • 著者名/発表者名
      キムゴウン
    • 学会等名
      第14回 物性科学領域横断研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Large Anisotropy of Electron Transport in Oxygen Deficient Tungsten Oxide Epitaxial Films with 1D Atomic Defect Tunnels2020

    • 著者名/発表者名
      Gowoon Kim
    • 学会等名
      The 21st RIES-Hokudai International Symposium 間 [ma]
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学 電子科学研究所 太田裕道研究室 キムゴウン

    • URL

      https://functfilm.es.hokudai.ac.jp/member/%e3%82%ad%e3%83%a0%e3%80%80%e3%82%b4%e3%82%a6%e3%83%b3/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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