バナジウム酸化物を用いた強相関ヘテロ接合の作製

• 研究課題/領域番号: 22760016
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 渋谷 圭介 独立行政法人理化学研究所, 交差相関超構造研究チーム, 特別研究員 (00564949)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 二酸化バナジウム / Mott絶縁体 / 強相関電子系 / ヘテロ接合 / 相転移 / 遷移金属酸化物

研究概要

強相関電子系物質の実用化に向けて、バナジウム酸化物を用いた強相関ヘテロ接合を作製した。二酸化バナジウムの最大の特徴である金属-絶縁体転移は、ヘテロ界面近傍においても発現することを見出した。ヘテロ界面における二酸化バナジウムの仕事関数を電子および正孔ドープによって連続的に制御できることを明らかとした。さらに、金属-絶縁体転移を電界・光・圧力などの外場により制御可能であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Optical investigation of metal-insulator transitions in V_<1-x> W_xO_2(0≦x≦0.33) (2012)
  • 著者名/発表者名: J. S. Lee, K. Shibuya, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 ページ: 155110-155110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition between instabilities of Peierls transition and Mott transition in W-doped VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Sakai, K. Yoshimatsu, K. Shibuya, H. Kumigashira, E. Ikenaga, M. Kawasaki, Y. Tokura, and M. Oshima
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 195132-195132
  • 査読あり
• [雑誌論文] An x-ray induced insulator-metal transition in a thin film of electron-doped VO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, D. Okuyama, R. Kumai, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, Y. Taguchi, T. Arima, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 84 ページ: 165108-165108
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray induced insulator-metal transition in a thin film of electron-doped VO2 (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shibuya
  • 雑誌名: Phys.Rev 巻: B 84, (No.16) 号: 16 ページ: 165108-165108
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.165108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competition between instabilities of Peierls transition and Mott transition in W-doped VO2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Yoshimatsu
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 号: 19
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.195132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-insulator transitions in TiO_2/VO_2 superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 82 ページ: 205118-205118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-insulator transitions in TiO_2/VO_2 superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 82
  • 査読あり
• [学会発表] Proliferating metal-insulator transition by x-ray in an electron dopedvanadium dioxide thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: サンフランシスコ(アメリカ)(招待講演)
  • 年月日: 2012-01-22
• [学会発表] Proliferating metal-insulator transition by x-ray in an electron doped vanadium dioxide thin film (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Insulator-metal and structural phase transitions in electron-doped VO_2 film (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Phase control of bistable metal-insulator states in VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] Electric-field induced 3D carrier delocalization in VO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Nakano
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Okuyama
  • 学会等名: 物構研シンポジウム'11
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] The roles of structural change and electron correlation in the metal-insulator transition of V_<1-x>W_xO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: E.Sakai
  • 学会等名: 18^<th> International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: California
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 強相関物質における一次相転移の外部制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 強相関物質を用いた電気二重層トランジスタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 放射光電子分光によるV_<1-x>W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] Nano-scale control of metal-insulator transition in VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: 6^<th> Multifunctional Materials Workshop
  • 発表場所: コディアック(アメリカ)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-02
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films and TiO_2/VO_2 superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: 2011 Material Research Society Spring meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(アメリカ)
  • 年月日: 2011-04-29
• [学会発表] TiO_2/VO_2超格子薄膜の金属-絶縁体転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渋谷圭介
  • 学会等名: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 軟X線光電子分光によるV_<1-x>W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿
  • 学会等名: 第58回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 放射光光電子分光によるV_<1-x>W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2011-01-10
• [学会発表] Phase control of bistable metal-insulator states in VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: Okinawa
• [学会発表] Insulator-metal and structural phase transitions in electron-doped VO_2 film (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Okuyama, K. Shibuya, Y. Kitagawa, R. Kumai, T. Suzuki, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, M. Kawasaki, Y. Taguchi, T. Arima, and Y. Tokura
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: Okinawa
• [学会発表] Electric-field induced 3D carrier delocalization in VO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, K. Shibuya, T. Hatano, S. Ono, M. Kawasaki, Y. Iwasa, and Y. Tokura
  • 学会等名: FIRST-QS^2C Workshop on "Emergent Phenomena of Correlated Materials"
  • 発表場所: Okinawa
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: D. Okuyama, K. Shibuya, Y. Kitagawa, R. Kumai, T. Suzuki, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, M. Kawasaki, Y. Taguchi, T. Arima, and Y. Tokura
  • 学会等名: 物構研シンポジウム' 11
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] The roles of structural change and electron correlation in the metal-insulator transition of V_<1-x> W_xO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: E. Sakai, K. Yoshimatsu, K. Shibuya, H. Kumigashira, M. Kawasaki, Y. Tokura, and M. Oshima
  • 学会等名: 18^<th> International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: California
• [学会発表] 強相関物質における一次相転移の外部制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規、渋谷圭介、畑野敬史、小野新平、川崎雅司、岩佐義宏、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 強相関物質を用いた電気二重層トランジスタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規、渋谷圭介、畑野敬史、小野新平、川崎雅司、岩佐義宏、十倉好紀
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] 放射光電子分光によるV_<1-x> W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿、吉松公平、組頭広志、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀、尾嶋正治
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] Nano-scale control of metal-insulator transition in VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: 6^<th> Multifunctional Materials Workshop
  • 発表場所: Alaska
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films and TiO_2/VO_2 superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, D. Okuyama, Y. Taguchi, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: 2011 Material Research Society Spring meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] TiO_2/VO_2超格子薄膜の金属-絶縁体転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 軟X線光電子分光によるV_<1-x> W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿、吉松公平、組頭広志、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀、尾嶋正治
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 放射光電子分光によるV_<1-x> W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿、吉松公平、組頭広志、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀、尾嶋正治
  • 学会等名: 第28回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] WドープVO_2薄膜におけるX線誘起構造相転移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥山大輔、渋谷圭介、熊井玲児、鈴木健士、北川祐太朗、山崎裕一、中尾裕則、村上洋一、田口康二郎、有馬孝尚、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 第28回PFシンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] 放射光光電子分光によるV_<1-x> W_xO_2薄膜の電子状態解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂井延寿、吉松公平、組頭広志、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀、尾嶋正治
  • 学会等名: 第24回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: 物構研シンポジウム'10
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Electronic structure of V_<1-x>W_xO_2 thin films investigated by soft x-ray photoelectron spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Enju Sakai
  • 学会等名: 物構研シンポジウム'10
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] WドープVO_2薄膜における永続的なX線誘起絶縁体金属相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山大輔
  • 学会等名: 日本物理学会平成22年度秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] X-ray induced phase transition in electron-doped VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Shibuya
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 淡路島
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] 電子ドープVO_2薄膜におけるX線誘起絶縁体-金属相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渋谷圭介
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Electronic structure of V_<1-x> W_xO_2 thin films investigated by soft x-ray photoelectron spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: E. Sakai, K. Yoshimatsu, K. Shibuya, H. Kumigashira, M. Kawasaki, Y. Tokura, and M. Oshima
  • 学会等名: 物構研シンポジウム' 10
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] Metal-insulator transition in electron-doped VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, D. Okuyama, R. Kumai, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, Y. Taguchi, T. Arima, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: 物構研シンポジウム' 10
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] WドープVO_2薄膜における永続的なX線誘起絶縁体金属相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥山大輔、渋谷圭介、熊井玲児、山崎裕一、中尾裕則、村上洋一、田口康二郎、有馬孝尚、川崎雅司、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会平成22年度秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] X-ray induced phase transition in electron-doped VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Shibuya, D. Okuyama, R. Kumai, Y. Yamasaki, H. Nakao, Y. Murakami, Y. Taguchi, T. Arima, M. Kawasaki, and Y. Tokura
  • 学会等名: 17^<th> International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Awaji-island
• [学会発表] 電子ドープVO_2薄膜におけるX線誘起絶縁体-金属相転移 (2010)
  • 著者名/発表者名: 渋谷圭介、奥山大輔、熊井玲児、山崎裕一、中尾裕則、村上洋一、田口康二郎、有馬孝尚、川崎雅司、十倉好紀
  • 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
• [産業財産権] 電気制御調光素子 (2011)
  • 発明者名: 中野匡規、畑野敬史、小野新平、岩佐義宏、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀
  • 権利者名: 中野匡規、畑野敬史、小野新平、岩佐義宏、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀
  • 産業財産権番号: 2011-163950
  • 出願年月日: 2011-07-27
• [産業財産権] 電解質メモリ素子 (2011)
  • 発明者名: 中野匡規、畑野敬史、小野新平、岩佐義宏、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀
  • 権利者名: 中野匡規、畑野敬史、小野新平、岩佐義宏、渋谷圭介、川崎雅司、十倉好紀
  • 産業財産権番号: 2011-163951
  • 出願年月日: 2011-07-27