| 研究課題/領域番号 |
21K19021
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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36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
柳 博 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30361794)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | アモルファス酸化物半導体 / 巨大磁気抵抗 / 正の磁気抵抗 / 磁性半導体 / 磁気抵抗 / アモルファス / 酸化物半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
社会のIT化を推し進める電子機器は半導体が有するキャリアの極性で制御されてきた。これにスピンの自由度を加えるべく磁性半導体の研究が盛んに行われているが、これまでに室温で磁性を発現する磁性半導体は実現してない。本研究では、室温で磁性を発現する「新規透明アモルファス磁性半導体」の実現を目指す。まず結晶相では室温以上のキュリー点もしくはネール点を持つ構成材料に注目。これに別の元素をわずかに加えることで結晶の持つ秩序構造をわずかに破壊しアモルファス化することで室温での磁性の発現を抑制する。ここに伝導キャリアを導入し、伝導キャリアと磁性イオンとの相互作用により室温での磁性の発現と制御を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、アモルファスIn-M-O系（M:遷移金属元素）の磁気抵抗（MR）について研究を遂行した。導電性が認められた試料はn型伝導を示した。M = Niの試料については、Ni濃度が4-6%でキャリア濃度が10^20cm-3の薄膜は負のMRを示した。一方、10^19cm-3の薄膜はすべて20K以下で正の巨大MRを示し、7%の薄膜では5Kで最大100%を示した。VRH伝導領域では正のMRが観測されることが知られているが、これだけでは今回観察された巨大MRの起源を説明できない。アモルファス構造に由来する局所的なスピン構造とd電子の存在が、低温での正の巨大MRに寄与していると考えられる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アモルファス酸化物半導体において、１００％を超える巨大磁気抵抗を初めて観察した。この巨大磁気抵抗の発現には磁性元素の濃度だけでなく、キャリア濃度や伝導機構が影響していることを明らかにしたが、巨大磁気抵抗の起源の解明はまだ途上にある。さらなる研究の深化により巨大磁気抵抗の起源が明らかになれば、磁気抵抗を示す温度や大きさの制御につながる可能性がある。特に、室温で実現できれば、実用的な磁気抵抗素子への応用などが期待される。
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