| 研究課題/領域番号 |
21K04159
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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 | 日本大学 |
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研究代表者 |
岩田 展幸 日本大学, 理工学部, 教授 (20328686)
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| 研究分担者 |
高瀬 浩一 日本大学, 理工学部, 教授 (10297781)
清水 智弘 関西大学, システム理工学部, 教授 (80581165)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021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 | CaFeO3 / LaFeO3 / パルスレーザー堆積法 / 電界印加型不揮発性磁気メモリ / 非極性/極性界面 / 基板表面処理の最適化 / 積層膜 / 電界印加型不揮発性磁気メモリー / 反強磁性-強磁性相転移 / 電界制御 / 層状成長 / 不揮発性磁気メモリ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非極性/極性界面を持つ反強磁性絶縁体CaFeO3/LaFeO3積層膜を層状成長させる。極性物質LaFeO3の堆積量増加と共に静電的エネルギーが蓄積し、界面を介して非極性物質CaFeO3に電子がオングストロームだけ移動してエネルギーが解放される。この時、[目的①] 電荷再配列が起こり、Fe3+とFe4+間の強磁性的結合により「反強磁性－強磁性相転移」が誘起されるかを明らかにする。[目的②] 静電的エネルギーを電界印加で制御し、結晶内で数オングストローム電子を移動させ、「反強磁性－強磁性相転移」を操作し、動作速度・消費電力・集積度・耐久性に優れた不揮発性磁気メモリに応用できるか検証する。
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| 研究成果の概要 |
CaFeOx(CFO)、LFO単相膜の成膜は30分間行った。CFOは2次元島状成長していることがわかった。LFO単層膜では、三角形のグレイン及びその間にステップテラス構造も確認できた。LFO/CFO積層膜の表面像から2次元層状成長していることがわかった。ラインプロファイルの結果から、高低差は約0.4 nmであり、LFOの格子定数と一致した。XRRをフィッティング結果から、CFO3は約2.6ユニット、CFO2.5は約0.71ユニット、LFOは25ユニット程度堆積していた。フィッティングの精度を示すχ2は約4.0×10-2であった。CFO2.5を1ユニット以下で堆積させることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CFO3/LFO積層膜が開発中の様々な次世代メモリと比較して、動作原理・消費電力・集積密度・耐久性すべてにおいて飛躍的に性能が優れた不揮発性メモリとなることを早期に予期して研究に着手した。積層膜という単純な構造「積層膜界面を介して電子移動」「電流では無く結晶内で数Åだけ電子を移動」させるだけで磁気秩序を相転移させることができ、メモリ応用に結びつけたアイディアは、学術的意義が高く、極めてオリジナリティも高い。本研究では、実際にCFO3/LFOを作製し、反強磁性-強磁性相転移が起こるであろう積層構造を作製した点において学術的・社会的意義が高いといえる。
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