超強電界を利用した電子物性制御

• 研究課題/領域番号: 23684031
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 一般財団法人電力中央研究所
• 研究代表者: 小野 新平 一般財団法人電力中央研究所, 材料科学研究所, 主任研究員 (30371298)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円); 2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
• キーワード: 半導体物性 / 物性実験 / 強相関電子系 / 半導体物理 / 低温物性実験 / イオン液体 / 電気二重層 / 電界効果トランジスタ / 有機電界効果トランジスタ

研究概要

物質の電子状態を制御する手法として、イオン液体などの電解質の電気二重層及び原子層堆積法による極薄薄膜の作り出す超高電界を利用した電界効果トランジスタ構造を用いることで、多様な材料に関して界面に高密度電荷注入を行った。これらの手法を用いることで、電界効果の研究対象が、従来の半導体、絶縁体だけでなく、金属にも適用できることを明らかにした。また、電界効果を行うことで、電界誘起金属―絶縁体転移、電界誘起強磁性―常磁性転移など、材料の状態を電圧で制御することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] High performance organic field-effect transistors with ultra-thin HfO2 gate insulator deposited directly onto the organic semiconductor (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, R. Hausermann, D. Chiba, K. Shimamura, T. Ono, and B. Batlogg
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric-field assisted depinning and nucleation of magnetic domain walls in FePt/Al2O3/liquid gate structures (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Herrera Diez, A. Bernard-Mantel, L. Vila, P. Warin, A. Marty, S. Ono, D. Givord, and L. Ranno
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ubiquitous Interplay Between Charge Ordering and High-Temperature Superconductivity in Cuprates (2014)
  • 著者名/発表者名: Eduardo H. da Silva Neto, Pegor Aynajian, Alex Frano, Riccardo Comin, Enrico Schierle, Eugen Weschke, András Gyenis, Jinsheng Wen, John Schneeloch, Zhijun Xu, Shimpei Ono , Genda Gu, Mathieu Le Tacon, and Ali Yazdani
  • 雑誌名: Science 巻: 343 号: 6169 ページ: 393-396
  • DOI: 10.1126/science.1243479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gate Control of Electronic Phases in a Quarter-Filled Manganite (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano, Y. Ogimoto, N. Ogawa, M. Nakano, S. Ono, Y. Tomioka, K. Miyano, Y. Iwasa
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of Curie Temperature in cobalt using an ionic liquid film (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shimamura, D. Chiba, S. Ono, S. Fukami, N, Ishiwata, M, Kawaguchi, K. Kobayashi, and T, Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Effect on Magnetization of an Fe Ultrathin Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Masashi Kawaguchi, Kazutoshi Shimamura, Shimpei Ono, Shunsuke Fukami, Fumihiro Matsukura, Hideo Ohno, Daichi Chiba, and Teruo Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5
  • NAID: 10030770042
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, K. Shibuya, D. Okuyama, T. Hatano, S. Ono, M. Kawasaki, Y. Iwasa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature 巻: 487
  • 査読あり
• [雑誌論文] Band-Like Electron Transport in Organic Transistors and Implication of the Molecular Structure for Performance Optimization (2012)
  • 著者名/発表者名: Nikolas A. Minder, Shimpei Ono, Zhihua Chen, Antonio Facchetti, and Alberto F. Morpurgo
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24 ページ: 503-508
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically pumped amplified spontaneous emission in an ionic liquid-based polymer light-emitting electrochemical cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo Sakanoue, Kosuke Sawabe, Yohei Yomogida, Taishi Takenobu, Shiro Seki, and Shimpei Ono
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar organic single-crystal transistors based on ion gels (2012)
  • 著者名/発表者名: Yohei Yomogida, Jiang Pu, Hidekazu Shimotani, Shimpei Ono, Shu Hotta, Yoshihiro Iwasa, and Taishi Takenobu
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically pumped amplified spontaneous emission in an ionic liquid-based polymer light-emitting electrochemical cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo Sakanoue
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 号: 26 ページ: 263301-263301
  • DOI: 10.1063/1.4730948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar Organic Single-Crystal Transistors Based on Ion Gels (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yomogida、J. Pu、H. Shimotani、S. Ono 、S. Hotta 、Y. Iwasa 、T.Takenobu
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Vol.24 号: 32 ページ: 4392-4397
  • DOI: 10.1002/adma.201200655
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-mobility organic transistor of pentacene single-crystal phase grown by ionic-liquid assisted vacuum deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoko Takeyama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 8 ページ: 083303-083303
  • DOI: 10.1063/1.4747148
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Field Effect on Magnetization of an Fe Ultrathin Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Masashi Kawaguchi
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5 号: 6 ページ: 063007-063007
  • DOI: 10.1143/apex.5.063007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano、K. Shibuya、D. Okuyama, T. Hatano、S. Ono、M. Kawasaki、Y. Iwasa、Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature 巻: Vol.487 号: 7408 ページ: 459-462
  • DOI: 10.1038/nature11296
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structual Study of Bi2Sr2CaCu2O8+δexfoliated nanocrystals (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Lupascu
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 101 号: 22
  • DOI: 10.1063/1.4768234
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of Curie temperature in cobalt using an ionic liquid film (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Shimamura, T.Ono, et al
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 100 号: 12 ページ: 122-402
  • DOI: 10.1063/1.3695160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pair breaking versus symmetry breaking : Origin of the raman modes in superconducting cuprates (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Munnikes, B.Muschler, F.Venturini, L.Tassini, W.Prestel, Shimpei Ono, Yoichi Ando, D.C.Peets, W.N.Hardy, Ruixing Liang, D.A.Bonn, A.Damascelli, H.Eisaki, M.Greven, A.Erb, R.Hackl
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 号: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.144523
  • 査読あり
• [学会発表] High-performance OFETs with ultra thin gate insulator (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, R. Hausermann, K. Shimamura, D. Chiba, B. Batlogg, T. Ono
  • 学会等名: Materials Research Society Spring Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 2014-04-13
• [学会発表] 高輝度電気化学発光セルの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、三輪一元、坂上知
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 日東海大学
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] Surface orientation dependence of an electric field induced superconductivity in SrTiO_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: International workshop on strongly disordered superconductors & the superconductor-insulator transition
  • 発表場所: Villard-de-Lans,フランス)
  • 年月日: 2014-02-14
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた新しいエレクトロニクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: 先端膜工学研究推進機構秋季講演会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2013-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] High performance organic field effect transistors using ionic liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: The Fourth International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and related Nanotechnologies
  • 発表場所: 石川県立音楽堂
  • 年月日: 2013-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] イオンを使った新規エレクトロニクスの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: 第4回産研ナノテクセンター若手セミナー「エネルギー変換・ナノデバイスの最前線」
  • 発表場所: 大阪ホテルコスモスクェア・国際交流センター
  • 年月日: 2013-02-27
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた電気化学発光セルの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、坂上知、関志朗、竹延大志
  • 学会等名: 第3回イオン液体討論会
  • 発表場所: 沖縄県男女共同参画センター
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] New functionality using ionic liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, Y. Takeyama, Y. Matsumoto
  • 学会等名: International Workshop on Electric Double Layer Transistors
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] High-performance organic field-effect transistors with ultra-thin gate insulators (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, R. Hausermann, K. Shimamura, D. Chiba, B. Batlogg, T. Ono
  • 学会等名: International Conference on Flexible and Printed Electronics
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2012-09-06
  • 招待講演
• [学会発表] 強電界を利用した有機電界効果トランジスタ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、島村一利、Roger Hausermann、Bertram Batlogg、千葉大地、小野輝男、坂上知、竹延大志
  • 学会等名: 固体材料における電界効果の物理と応用の進展—第三回若手ワークショップ
  • 発表場所: 仙台メデイアテーク
  • 年月日: 2012-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 薄絶縁膜を用いた有機電界効果トランジスタ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、島村一利、Roger Hausermann、Bertram Batlogg、千葉大地、小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 極薄絶縁膜を用いた有機電界効果トランジスタ (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、島村一利、Roger Hausermann、Bertram Batlogg、千葉大地、小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Co超薄膜におけるイオン液体を用いた磁性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村一利、千葉大地、河口真志、小野新平、深見俊輔, 石綿延行, 小林研介, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 遷移金属強磁性体薄膜における電場効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 河口真志, 千葉大地, 深見俊輔, 小野新平, 島村一利, 小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(大阪)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 電気二重層を利用したCo超薄膜の磁性制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村一利, 千葉大地, 小野新平, 深見俊輔, 石綿延行, 河口真志, 小林研介, 小野輝男
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 高分子LECによる有機半導体レーザーの検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂上知、澤部宏輔、蓬田陽平、竹延大志、関志朗、小野新平
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] イオン液体を用いた有機単結晶育成とイオン液体ゲートFET特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武山洋子、小野新平、松本裕司
  • 学会等名: 第59回応用物理学会関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] イオン液体の作り出す超強電界を利用した電子物性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、R. Scherwitzl, P. Zebko, I. Gutierrez-Lezama, A. Morpurgo, Jean-Marc Triscone, 関志朗
  • 学会等名: 第2回イオン液体討論会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] イオン液体の作り出す超強電界を用いた電子物性制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、坂上知、関志朗
  • 学会等名: イオン液体討論会
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都(京都)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] High-performance OFETs with ultra-thin gate insulators (2011)
  • 著者名/発表者名: S, Ono
  • 学会等名: Chemistry and Physics of Organic Semiconductors
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2011-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] New type of OFETs with ultra thin gate insulator (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: Chemistry and Physics of Organic Semiconductor
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] High-performance organic field-effect transistors with ionic liquid gates (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, N. Minder, Z. Chen, A. Facchetti, A.F. Morpurgo, J. Takeya
  • 学会等名: International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] High-performance organic FET with ionic liquid gates (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: International Conference on Materials for Advanced technologies
  • 発表場所: Suntec(シンガポール)
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] High-performance organic field-effect transistors with ionic liquids (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, N. Minder, Z. Chen, A. Facchetti, A.F. Morpurgo, J. Takeya
  • 学会等名: Materials Research Society Spring meeting
  • 発表場所: アメリカ・サンフランシスコ
  • 年月日: 2011-04-29
• [学会発表] 電界誘起二次元電子系の熱電特性
  • 著者名/発表者名: 清水直、小野新平、岩佐義宏、十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Pd/Co/Pt積層構造における磁性のPd膜厚依存性
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐、大日方絢、小山知弘、小野新平、三輪一元、千葉大地
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Pd(pt)/Co/Pt積層構造における磁性のCo膜厚依存性
  • 著者名/発表者名: 大日方絢、日比野有岐、小山知弘、三輪一元、小野新平、千葉大地
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] Surface orientation dependence of an electric field induced superconductivity in SrTiO3
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: International workshop on strongly disordered superconductors & the superconductor-insulator transition
  • 発表場所: Villard-de-Lans, フランス
  • 招待講演
• [学会発表] VO2における電界誘起金属 相の結晶構造評価
  • 著者名/発表者名: 中野匡規
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県 神奈川工科大学
• [学会発表] Ni超薄膜の磁性の電界制御
  • 著者名/発表者名: 島村一利
  • 学会等名: 応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県 神奈川工科大学
• [学会発表] イオンを使った新規エレクトロニクスの開発
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: 第4回産研ナノテクセンター若手セミナー「エネルギー変換・ナノデバイスの最前線」
  • 発表場所: 大阪府 ホテルコスモスクェア・国際交流センター
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた電気化学発光セルの開発
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: 第3回イオン液体討論会
  • 発表場所: 沖縄県 沖縄県男女共同参画センター
• [学会発表] イオン液体ー固体界面による新規電子機能発現
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: シンポジウム「機能性有機化合物の新展開」
  • 発表場所: 千葉県 東邦大学
  • 招待講演
• [学会発表] ELECTROSTATIC AND ELECTROCHEMICAL CARRIER TUNING IN AMBIPOLAR Y123 CUPRATE FILMS
  • 著者名/発表者名: T. Nojima
  • 学会等名: 25th international symposium on superconductivity
  • 発表場所: 東京都 タワーホール船堀
• [学会発表] 遷移金属強磁性体における 磁性の電界制御
  • 著者名/発表者名: 千葉大地
  • 学会等名: 日本磁気学会 第185 回研究会
  • 発表場所: 東京都 中央大学
  • 招待講演
• [学会発表] Electric field control of the ferromagnetic phase transition in cobalt
  • 著者名/発表者名: 千葉大地
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference
  • 発表場所: カナダ Vancouver Vancouver Convention Center
  • 招待講演
• [学会発表] Electric field control of Curie temperature in ultra-thin Co films
  • 著者名/発表者名: 千葉大地
  • 学会等名: The 9th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 宮城県 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Electrostatic control of bulk electronic phase in VO2
  • 著者名/発表者名: 中野匡規
  • 学会等名: Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: オランダ Apeldoorn Paleis 't Loo
• [学会発表] ZnO二次元電子系におけるリエントラ整数量子ホール 効果
  • 著者名/発表者名: Joseph Falson
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県 横浜国立大学
• [学会発表] SrTiO3 の電場誘起超伝導:面方位依存性
  • 著者名/発表者名: 上野和紀
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県 横浜国立大学
• [学会発表] Y123系銅酸化物における電気化学的キャリア制御II
  • 著者名/発表者名: 野島勉
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県 横浜国立大学
• [学会発表] 電気二重層を用いた鉄超薄膜における電界効果
  • 著者名/発表者名: 河口真志
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県 横浜国立大学
• [学会発表] 電気二重層を利用した遷移金属強磁性薄膜の磁性の電界制御
  • 著者名/発表者名: 島村一利
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県 愛媛大学
• [学会発表] ZnCoO/ZnO構造における分極変調効果と2次元電子系 の形成
  • 著者名/発表者名: 塚崎敦
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県 愛媛大学
• [学会発表] 電気二重層によるマンガン酸化物の電子相制御
  • 著者名/発表者名: 畑野敬史
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県 愛媛大学
• [学会発表] VO2における電界誘起バルク相転移
  • 著者名/発表者名: 中野匡規
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛県 愛媛大学
• [学会発表] Electric-field control of magnetic properties in cobalt by means of electric double layer
  • 著者名/発表者名: 島村一利
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 発表場所: 韓国 釜山 Bexco
• [学会発表] Electric Field Effect on magnetic properties in Fe Ultla-Thin Film
  • 著者名/発表者名: 河口真志
  • 学会等名: Joint European Magnetic Symposia
  • 発表場所: イタリア Parma Niccolo Paganini Auditorium
• [学会発表] High-performance organic field-effect transistors with ultra-thin gate insulator
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: Materials Research Society Meeting
  • 発表場所: 米国 サンフランシスコ Moscone West
• [学会発表] High-performance organic field-effect transistors with ultra-thin gate insulators
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: International Conference on Flexible and Printed Electronics
  • 発表場所: 東京都 東京大学
  • 招待講演
• [産業財産権] イオン性素子および電子機器 (2013)
  • 発明者名: 小野新平、マッシモ モンジーロ
  • 権利者名: 電力中央研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-056988
  • 出願年月日: 2013-03-19
  • 外国
• [産業財産権] 有機レーザーの製造方法および有機レーザー (2013)
  • 発明者名: 小野新平、坂上知
  • 権利者名: 電力中央研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-035099
  • 出願年月日: 2013-02-25
  • 外国
• [産業財産権] イオン性素子および電子機器 (2013)
  • 発明者名: 小野新平
  • 権利者名: 小野新平
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-19
• [産業財産権] 有機レーザーの製造方法および有機レーザー (2013)
  • 発明者名: 小野新平
  • 権利者名: 小野新平
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-02-25
• [産業財産権] 電界効果トランジスタ、電界効果トランジスタの製造方法、中間体及び第2中間体 (2012)
  • 発明者名: 小野新平、竹谷純一、関志朗
  • 権利者名: 電力中央研究所、JST
  • 取得年月日: 2012-06-19
  • 外国