電界効果による物質の相制御と新奇トランジスタ技術の創生

• 研究課題/領域番号: 25708040
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: デバイス関連化学
• 研究機関: 東京大学 (2014); 東北大学 (2013)
• 研究代表者: 中野 匡規 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70592228)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円); 2014年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2013年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
• キーワード: 表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / 電界効果

研究成果の概要

電界効果トランジスタはチャネル表面を流れる電流の大きさをゲート電圧で電気的にスイッチングする素子である。我々は最近、VO2を用いた電気二重層トランジスタ（EDLT）では、表面に電荷を蓄積することで静電遮蔽長を遥かに超えた領域の電子状態を制御可能であることを見出した。さらにその特徴を詳しく調べた結果、VO2-EDLTでは電流のみならず光学特性や結晶構造をもゲート電圧で自在に制御可能であることを見出した。これらの成果はトランジスタの機能を局所的な電流スイッチングから巨視的な相制御へと拡張するものであり、従来のシリコンテクノロジーの枠組みを超えた新しい応用展開が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Asymmetric Phase Transitions Observed at the Interface of a Field-Effect Transistor Based on an Organic Mott Insulator (2014)
  • 著者名/発表者名: H. M. Yamamoto, Y. Kawasugi, H. B. Cui, M. Nakano, Y. Iwasa, and R. Kato
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2014 号: 24 ページ: 3841-3844
  • DOI: 10.1002/ejic.201402025
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 強相関酸化物における電界効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規, 畑野敬史, 澤彰仁, 岩佐義宏
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 49 ページ: 381-394
  • NAID: 40020131102
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gate-tunable gigantic lattice deformation in VO2 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, S. Takeshita, H. Ohsumi, S. Tardif, K. Shibuya, T. Hatano, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, M. Takata, M. Kawasaki, T. Arima, Y. Tokura, and Y. Iwasa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 104 巻: 104 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4861901
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [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, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep02904
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Infrared-sensitive electrochromic device based on VO2 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, Y. Iwasa, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 15
  • DOI: 10.1063/1.4824621
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A Strained Organic Field-Effect Transistor with a Gate-Tunable Superconducting Channel (2013)
  • 著者名/発表者名: H. M. Yamamoto, M. Nakano, M. Suda, Y. Iwasa, M. Kawasaki, and R. Kato
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2379-2379
  • DOI: 10.1038/ncomms3379
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機能性有機分子をゲート材料とする新しい酸化物トランジスタ (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規, 塚﨑敦, 川﨑雅司, 岩佐義宏, 十倉好紀
  • 雑誌名: 月刊ディスプレイ 巻: 19 ページ: 23-29
• [雑誌論文] 省エネ社会に向けた強相関トランジスタの可能性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野匡規, 岩佐義宏, 川﨑雅司, 十倉好紀
  • 雑誌名: MATERIAL STAGE 巻: 13 ページ: 13-17
• [学会発表] Distinct substrate effects on the gate-induced metallic states in VO2 thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, M. Mizumaki, H. Osumi, M. Yoshida, T. Arima, M. Takata, M. Kawasaki, Y. Tokura, Y. Iwasa
  • 学会等名: The March Meeting 2015 of the American Physical Society
  • 発表場所: Henry B. Gonzalez Convention Center, San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-03-06
• [学会発表] Electric-field control of electrical, optical, and structural properties of strongly correlated VO2 thin films (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Nakano
  • 学会等名: The 7th International Workshop on advanced Materials Science and nanotechnology
  • 発表場所: Grand Ha Long Hotel, Ha Long City, Vietnam
  • 年月日: 2014-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] Gate control of electrical, optical and structural properties in VO2 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, T. Arima, Y. Iwasa, Y. Tokura
  • 学会等名: International Workshop on Field-Effect Transistors and Functional Interfaces FET2014
  • 発表場所: Mitsui Garden Hotel Kashiwa-no-ha, Kashiwa, Chiba, Japan
  • 年月日: 2014-10-20
• [学会発表] Gate-tunable gigantic changes in lattice parameters and optical properties in VO2 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, T. Arima, Y. Iwasa, Y. Tokura
  • 学会等名: The March Meeting 2014 of the American Physical Society
  • 発表場所: Denver, USA
• [学会発表] Crystal structure change accompanying insulator-metal phase transition in VO2 field-effect transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Okuyama, M. Nakano, S. Takeshita, S. Tardif, H. Ohsumi, K. Shibuya, T. Hatano, S. Ono, H. Yumoto, T. Koyama, H. Ohashi, M. Takata, M. Kawasaki, Y. Iwasa, T. Arima, Y. Tokura
  • 学会等名: The March Meeting 2014 of the American Physical Society
  • 発表場所: Denver, USA
• [学会発表] Electrostatic phase control of half-doped manganites (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano, Y. Ogimoto, Z. Sheng, N. Ogawa, M. Nakamura, M. Nakano, M. Kawasaki, Y. Iwasa, K. Miyano, Y. Tokura
  • 学会等名: The March Meeting 2014 of the American Physical Society
  • 発表場所: Denver, USA
• [学会発表] Electric-field effect on metal-insulator transitions in correlated electron systems (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, T. Arima, Y. Iwasa, Y. Tokura
  • 学会等名: FIRST International Symposium on Topological Quantum Technology
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Electric-field induced giant structural/spectral changes in VO2 (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Nakano, D. Okuyama, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, T. Arima, Y. Iwasa, Y. Tokura
  • 学会等名: FIRST-QS2C workshop on "Emergent phenomena of correlated materials"
  • 発表場所: Tokyo, Japan