自己組織化酸化物１次元ナノ構造体による酸化還元ナノスケールスイッチング素子の創成

• 研究課題/領域番号: 24651138
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 長島 一樹 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10585988)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 酸化物ナノワイヤ / VLS成長 / 酸化還元 / スイッチング素子 / 抵抗変化メモリ効果

研究成果の概要

本研究では、従来困難であった自己組織化単結晶酸化物ナノワイヤ構造体の創成、及び形成・組成制御を成長メカニズムを明らかにすると共に実現可能にし、作製した酸化物ナノワイヤを用いて酸化還元ナノスケールスイッチング素子を実証することに成功した。更には本素子の安定動作メカニズムを明らかにすることで、大気環境下で安定動作するナノスケールスイッチング素子の設計指針を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] A flux induced crystal phase transition in the vapor-liquid-solid growth of indium-tin oxide nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng et al.
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 6 号: 12 ページ: 7033-7038
  • DOI: 10.1039/c4nr01016g
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima et al.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 4 号: 1 ページ: 5532-5532
  • DOI: 10.1038/srep05532
  • NAID: 120006955452
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scaling Effect on Unipolar and Bipolar Resistive Switching of Metal Oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1 ページ: 1657-1657
  • DOI: 10.1038/srep01657
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Preferential Indium Nucleation on Electrical Conductivity of VLS Grown Indium-Tin-Oixde Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 135 号: 18 ページ: 7033-7038
  • DOI: 10.1021/ja401926u
  • 査読あり
• [雑誌論文] Advanced Photoassisted Atomic Switch Produced Using ITO Nanowire Electrodes and Molten Photoconductive Organic Semiconductor (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Klamchuen, H. Tanaka, D. Tanaka, H. Toyama, G. Meng, S. Rahong, K. Nagashima, M. Kanai, T. Yanagida, T. Kawai and T. Ogawa
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 25 号: 41 ページ: 5893-5897
  • DOI: 10.1002/adma.201302552
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Carrier type dependence on spatial asymmetry of unipolar resistive switching of metal oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 17 ページ: 173506-173506
  • DOI: 10.1063/1.4826558
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Plane Dependence of Critical Concentration for Nucleation on Hydrothermal ZnO Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. HE, T. YANAGIDA, K. NAGASHIMA, F. ZHUGE, G. MENG, B. XU, A. KLAMCHUEN, S. RAHONG, M. KANAI, X. LI, M. SUZUKI, S. KAI, T. KAWAI
  • 雑誌名: The Journal of Physics Chemistry C 巻: 117 号: 2 ページ: 1197-1203
  • DOI: 10.1021/jp3113232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure-induced evaporation dynamics of gold nanoparticles on oxide substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: G. MENG, T. YANAGIDA, M. KANAI, M. SUZUKI, K. NAGASHIMA, B. XU, F. ZHUGE, A. KLAMCHUEN, Y. HE, S. RAHONG, S. KAI, T. KAWAI
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 87 号: 1 ページ: 12405-12405
  • DOI: 10.1103/physreve.87.012405
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA Manipulation and Separation in Sublithographic-Scale Nanowire Array (2013)
  • 著者名/発表者名: Takao YASUI, Sakon RAHONG, Koki MOTOYAMA, Takeshi YANAGIDA, Qiong WU, Noritada KAJI, Masaki KANAI, Kentaro DOI, Kazuki NAGASHIMA, Masanobu TOKESHI, Masateru TANIGUCHI, Satoyuki KAWANO, Tomoji KAWAI, and Yoshinobu BABA
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 4 ページ: 3029-3035
  • DOI: 10.1021/nn4002424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Facile and Scalable Methodology for Sublithographic Scale Uniform Nanowires by Ultra-Thin AAO Free-Standing Membrane (2012)
  • 著者名/発表者名: G.Meng他13名
  • 雑誌名: RSC Adv 巻: 2 号: 28 ページ: 10618-10623
  • DOI: 10.1039/c2ra21643d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prominent Thermodynamical Interaction with Surroundings on Nanoscale Memristive Switching of Metal Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima他12名
  • 雑誌名: Nano Lett 巻: 12 号: 11 ページ: 5684-5690
  • DOI: 10.1021/nl302880a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switching Properties of Titanium Dioxide Nanowire Memristor (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashima他11名
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 号: 11S ページ: 11PE09-11PE09
  • DOI: 10.1143/jjap.51.11pe09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental Strategy for Creating VLS Grown TiO2 Single Crystalline Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: F.Zhuge他14名
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 号: 45 ページ: 24367-24372
  • DOI: 10.1021/jp308945b
  • 査読あり
• [学会発表] Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima et al.
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Composition and Crystal Phase Engineering of VLS Nanowires: Impact of Element Nucleation Competitions at Liquid-Solid Interface (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng et al.
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Doping in VLS Metal Oxide Nanowires: Manipulation of Conductivity and Crystal Phase (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng et al.
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] 単結晶ナノワイヤ構造体によるナノ物性探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第2回アライアンス若手研究交流会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] Rational Designing of Vapor-liquid-solid Oxide Nanowire Growth (2014)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen et al.
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Single Crystalline NiO Nanowires Grown via VLS Mechanism and Their Significance on Resistive Switching Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹 他
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Rational Concept for Designing Vapor-Liquid-Solid Growth of Metal Oxide Nanowire (2014)
  • 著者名/発表者名: Annop Klamchuen et al.
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Rational Concept for Designing Metal Oxide Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Impact of Preferential Indium Nucleation on Electrical Conductivity of VLS Grown Indium-Tin-Oxide Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Crucial Role of Material Flux on Growth Temperature for Vapor-Liquid-Solid Oxide Nanowire Growth (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Carrier Type Dependence on Spatial Asymmetry of Unipolar Resistive Switching of Metal Oxides (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Flux Induced Crystal Phase Variation in Vapor-Liquid-Solid Growth of Multi-component Metal Oxide Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Fundamental Design Rule for Nanowire Alignment on Water Favorable Pattern (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. He
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Enhancement of thermoelectric properties via inhomogeneous radial dopant profile in Boron doped Si nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge
  • 学会等名: The 17th SANKEN International Symposium 2014
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] ユニポーラ型酸化物抵抗変化メモリにおける伝導パス形成機構のキャリアタイプ依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 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, 神奈川
• [学会発表] 紙資源を利用した超フレキシブル不揮発性メモリ (2014)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 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, 神奈川
• [学会発表] Size Selective Rule of Nanowire Alignment by Solution based Coating Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yong He
  • 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, 神奈川
• [学会発表] Enhancement of Thermoelectric Properties via Radial Dopant Distribution in Boron-doped Silicon Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: Fuwei Zhuge
  • 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, 神奈川
• [学会発表] Flux Induced Crystal Phase Transition in Vapor-Liquid-Solid Growth of Indium-Tin Oxide Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: Gang Meng
  • 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, 神奈川
• [学会発表] Ultrafast and Wide Range Analysis of DNA Molecules Using Tunable Rigid Network Structure of Solid Nanowires (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakon Rahong
  • 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, 神奈川
• [学会発表] Material Design Rule for Nanoscale Memristive Switching (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: The 12th International Symposium on Sputtering & Plasma Processes
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Single Crystalline NiO Nanowires Grown via VLS Mechanism and Their Properties on Resistive Switching Memory (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: Material Research Society Fall Meeting 2013
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Impact of Preferential Indium Nucleation on Electrical Conductivity of VLS Grown Indium-Tin-Oxide Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: Material Research Society Fall Meeting 2013
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] 単結晶NiOナノワイヤのVLS形成における成長温度と供給フラックスの相関性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] Fundamental Design Rule for Precise Nanowires Positioning on Water Favorable Nano-pattern by Blade-coating Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Yong He
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] Impact of Preferential Indium Nucleation on Electrical Conductivity of VLS Grown Indium-Tin-Oxide Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: Gang Meng
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] Thermopower Factor Measurement of Single Nanowires: On the Diameter Modulation to the Seebeck Coefficient and Electrical Conductivity (2013)
  • 著者名/発表者名: Fuwei Zhuge
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] Pressure Induced Evaporation Dynamics of Gold Nanoparticles on Oxide Substrate (2013)
  • 著者名/発表者名: Gang Meng
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] VLS法により形成されたITO単結晶ナノワイヤの組成制御と輸送特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金井真樹
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] Sublithographic-Scale Nanowire Array for Long DNA Manipulation and Separation (2013)
  • 著者名/発表者名: Sakon Rahong
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学, 京都
• [学会発表] 紙資源を利用した折り畳める不揮発性メモリの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第2回ネイチャー・インダストリー・アワード～若手研究者からの発信～
  • 発表場所: 大阪科学技術センター, 大阪
• [学会発表] Novel Design Rule Toward Nanoscale Memristive Switching (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: The 16th SANKEN International Symposium 2013
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Exquisite Size Control of Au Nanoparticle Arrays by Thermal Shrinking (2013)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: The 16th SANKEN International Symposium 2013
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Crystal Plane Dependence of Critical Concentration for Nucleation on Hydrothermal ZnO Nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. He
  • 学会等名: The 16th SANKEN International Symposium 2013
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Fundamental strategy for VLS grown TiO2 nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge
  • 学会等名: The 16th SANKEN International Symposium 2013
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Photoassisted Atomic Switch using ITO Nanowire Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Klamchuen
  • 学会等名: The 16th SANKEN International Symposium 2013
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] ナノスケールメモリスタにおける周辺雰囲気との熱力学的相互作用の重要性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 分子ナノシステムの創発化学領域修了シンポジウム
  • 発表場所: 東京国際フォーラム
• [学会発表] 水熱合成法を用いた酸化亜鉛ナノワイヤ成長における結晶表面エネルギーの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳田 剛
  • 学会等名: 化学工学会第78回年会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] 陽極酸化アルミナメンブレンを用いた大面積均一ナノワイヤ成長法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 化学工学会第78回年会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] VLS 法を用いた単結晶NiO ナノワイヤの創成および抵抗変化メモリ特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 陽極酸化アルミナメンブレンを用いた大面積均一ナノワイヤ成長法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] VLS 法を用いた単結晶TiO2ナノワイヤの創成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳田 剛
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] TiO2ナノワイヤ結晶成長方位のサイズ依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳田 剛
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] 酸化亜鉛ナノワイヤ水熱合成における結晶表面エネルギの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳田 剛
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] Identification of Nanoscale Memristive Switching Using a Single Oxide Nanowire (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: Material Research Society Spring Meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Surrounding Effects on Nanoscale Memristive Switching Behaviors (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: 19th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Apeldoorn, Netherland
• [学会発表] Scaling Effect on Unipolar and Bipolar Resistive Switching (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida
  • 学会等名: 19th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: Apeldoorn, Netherland
• [学会発表] Intrinsic Redox Balancing of Nanoscale Memristive Oxides (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: 5th International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Surrounding Effects on Nanoscale Memristive Switching Behaviors (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] Crucial Role of Ambient Pressure on Thermal Shrinking of Au Nanodot Array (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Hyogo, Japan
• [学会発表] Creation of Novel Metal Oxide Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Kawai
  • 学会等名: Material Research Society Fall Meeting 2012
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Nanowire Memristor: Fabrication and Memristive Properties (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yanagida
  • 学会等名: Material Research Society Fall Meeting 2012
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Impact of Crystal Plane Dependence of Saturated Concentration on Hydrothermal Growth of ZnO Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. He
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Photoassisted Atomic Switch Using ITO Nanowire Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Klamchuen
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Novel Design Rule of Nanoscale Memristive Switching (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashima
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Fundamental Strategy Toward VLS Grown TiO2 Nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: F. W. Zhuge
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] Crucial Role of Surrounding Pressure on Thermal Shrinking of Au Nanoparticle Arrays (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Meng
  • 学会等名: 8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Osaka, Japan
• [学会発表] ナノスケール抵抗変化メモリにおける周辺環境との熱力学的相互作用の重要性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長島 一樹
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
• [学会発表] ユニポーラ・バイポーラ抵抗変化メモリ現象におけるサイズ効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柳田 剛
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学