イオン液体の作り出すメゾスコピック界面の学理と新機能創製

• 研究課題/領域番号: 26288115
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: デバイス関連化学
• 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, その他部局等, 上席研究員 (30371298)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2014年度: 12,480千円 (直接経費: 9,600千円、間接経費: 2,880千円)
• キーワード: 電気化学 / 電界効果 / 半導体物性 / イオン液体 / 電気二重層 / 物性実験 / 低温物性 / 電界効果トランジスタ / 有機半導体 / 無機半導体 / 強相関電子系

研究成果の概要

イオン液体に電圧を印加した際に形成されるイオン液体と物質の間のメゾスコピック界面の電気二重層を利用して、電気的に材料の新機能開拓を可能にする手法―電気二重層による電界効果―を確立し、省エネ・高効率な利用展開、及び材料間の融合的新機能の創発を目指すと同時に、その背景に眠るサイエンスの理解と応用展開を行った。具体的には、電界効果トランジスタに最適なイオン液体の選定及び、電気二重層状態をエレクトレット化することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] University of Grenoble Alpes/CNRS/CEA(フランス)
• [国際共同研究] CNRS/University of Grenoble Alps/CEA(フランス)
• [雑誌論文] 3．イオン液体を利用した電子デバイスの開発 —トランジスタから振動発電素子まで— (2017)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 85 号: 2 ページ: 105-109
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.85.105
  • NAID: 130005316080
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Current Injection into Dynamic p-n Homojunction in Polymer Light-Emitting Electrochemical Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakanoue, J. Li, Hi. Tanaka, R. Ito, S. Ono, S.-i. Kuroda, and T. Takenobu
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 19 号: 18 ページ: 1606392-1606392
  • DOI: 10.1002/adma.201606392
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical control of superparamagnetism (2017)
  • 著者名/発表者名: Kihiro T. Yamada, Tomohiro Koyama, Haruka Kakizakai, Kazumoto Miwa, Fuyuki Ando, Mio Ishibashi, Kab-Jin Kim, Takahiro Moriyama, Shimpei Ono, Daichi Chiba
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 10 号: 1 ページ: 013004-013004
  • DOI: 10.7567/apex.10.013004
  • NAID: 210000135726
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ionic-liquid gating of perpendicularly magnetised CoFeB/MgO thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. T. Liu, G. Agnus, S. Ono, L. Ranno, A. Bernand-Mantel, R. Soucaille, J.-P. Adam, J. Langer, B. Ocker, D. Racelosona, and L. Herrera Diez
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 号: 2 ページ: 023901-023901
  • DOI: 10.1063/1.4956433
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dielectric and magnetic characterizations of capacitor structures with an ionic liquid/MgO barrier and a ferromagnetic Pt electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Hayakawa, A. Obinata, K. Miwa, S. Ono, T. Hirai, T. Koyama, and D. Chiba
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 11 ページ: 115305-115305
  • DOI: 10.1063/1.4967343
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Control of magnetic anisotropy in Pt/Co system using ionic liquid gating (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hirai, T. Koyama, A. Obinata, Y. Hibino, K. Miwa, S. Ono, M. Kohda, and D. Chiba
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 9 号: 6 ページ: 063007-063007
  • DOI: 10.7567/apex.9.063007
  • NAID: 210000137941
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Peculiar temperature dependence of electric-field effect on magnetic anisotropy in Co/Pd/MgO system (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, T. Koyama, A. Obinata, T. Hirai, S. Ota, K. Miwa, S. Ono, F. Matsukura, H. Ohno, and D. Chiba
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 109 号: 8 ページ: 082403-082403
  • DOI: 10.1063/1.4961621
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced thermopower in ZnO two-dimensional electron gas (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Shimizu, M. S. Bahramy, T. Iizuka, S. Ono, K. Miwa, Y. Tokura, and Y. Iwasa
  • 雑誌名: PNAS 巻: 113 号: 23 ページ: 6438-6443
  • DOI: 10.1073/pnas.1525500113
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Determination of optimal ionic liquid for organic single-crystal field-effect transistors (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, K. Miwa, S. Seki
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 108 号: 6 ページ: 063301-063301
  • DOI: 10.1063/1.4941667
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhanced cryogenic thermopower in SrTiO3 by ionic gating (2015)
  • 著者名/発表者名: Sunao Shimizu, Shimpei Ono, Takafumi Hatano, Yoshihiro Iwasa, Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: ９２ 号: 16 ページ: 165304-165304
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.165304
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-density carrier-accumulated and electrically stable oxide thin film transistors from ion-gel gate dielectric (2015)
  • 著者名/発表者名: Mami N. Fujii, Yasuaki Ishikawa, Kazumoto Miwa, Hiromi Okada, Yukiharu Uraoka, and Shimpei Ono
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5 号: 1 ページ: 18168-18168
  • DOI: 10.1038/srep18168
  • NAID: 120005716880
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 原子層堆積法を用いて製膜した極薄絶縁層を用いた有機電界効果トランジスタ (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 雑誌名: Journal of the Vacuum Society of Japan 巻: 58 ページ: 104-108
  • NAID: 130005130500
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] イオン液体を含んだ高分子系固体電解質シートの作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 50 ページ: 55-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] イオン液体を利用した有機デバイスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 雑誌名: 応用物理 巻: 83 ページ: 737-740
  • NAID: 130007718633
  • 査読あり
• [学会発表] A novel vibrational energy harvester with electric double layer electrets (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Ono, K. Miwa, J. Iori, H. Mitsuya, K. Ishibashi, C. Sano, H. Toshiyoshi, and H. Fujita
  • 学会等名: PowerMEMS
  • 発表場所: フランス パリ
  • 年月日: 2016-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] Electrostatic vibrational energy harvester with ionic liquid and potassium-ion-electret (2016)
  • 著者名/発表者名: C. Sano, H. Mitsuya, K. Ishibashi, S. Ono, K. Miwa, M. Ataka, G. Hashiguchi, H. Toshiyoshi, and H. Fujita
  • 学会等名: PowerMEMS
  • 発表場所: フランス パリ
  • 年月日: 2016-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] イオンを利用した新しいエレクトロニクスの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: M&BE新分野開拓研究会
  • 発表場所: 明治大学
  • 年月日: 2016-08-30
  • 招待講演
• [学会発表] Application of ionic liquids to electronics and MEMS (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: Asia- Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2016
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of iontronics ; Application for energy harvester (2016)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: Design, Test, Integration & Packaging of MEMS/MOEMS 2016
  • 発表場所: ハンガリー ブタペスト
  • 年月日: 2016-06-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 有機電界効果トランジスタに最適なイオン液体 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、三輪一元、関史朗
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 二次元電子系のゼーベック効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 清水直、M.S. Bahramy, 小野新平、三輪一元、十倉好紀、岩佐義宏
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] 電場中に置いた自己組織化単分子膜に対するX線反射率測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木香織、野内亮、田尻寛男、三輪一元、小野新平、木村剛、若林祐助
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] イオンを利用した新しいエレクトロニクスの開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 学会等名: スピンオービトロニクス研究会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2016-02-21
• [学会発表] What is the optimal ionic liquid for organic field-effect transistors? (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: 1st French and Japanese joint workshop on Electric Field Effect
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 2015-06-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ni/Cu膜におけるCurie温度のNi膜厚依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田貴大，柿堺悠，小山知弘，小野新平，三輪一元，河口真志，千葉大地，小野輝男
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] Electric field effect on magnetic moment in Co/Pt using electric double layer capacitor structure (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Obinata, D. Hayakawa, K. Miwa, S. Ono, T. Koyama, and D. Chiba
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Temperature dependence of electric field effect on Magnetic Anisotropy in Pd/Co/Pt system (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, A. Obinata, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2015-03-11
• [学会発表] Pd/Co/Pt 構造における磁気異方性の電界制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐，大日方絢，小山知弘，三輪一元，小野新平，千葉大地
  • 学会等名: 第6回低温センター研究交流会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス小柴ホール
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] Pd/Co/Pt 構造における磁性の電界制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大日方絢，早川大智， 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6回低温センター研究交流会
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス小柴ホール
  • 年月日: 2015-03-04
• [学会発表] Electric field control of magnetism in Pd/Co/Pt structure (2014)
  • 著者名/発表者名: 大日方絢，早川大智，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19回半導体スピン工学の基礎と応用研究会（PASPS-19)
  • 発表場所: 東京大学本郷/浅野キャンパス
  • 年月日: 2014-12-16
• [学会発表] The Voltage Control of Magnetic Anisotropy in Pd/Co/Pt structure (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐，大日方絢，小山知弘，三輪一元，小野新平，千葉大地
  • 学会等名: 第19回半導体スピン工学の基礎と応用研究会（PASPS-19)
  • 発表場所: 東京大学本郷/浅野キャンパス
  • 年月日: 2014-12-15
• [学会発表] Voltage-controlled magnetic anisotropy in a perpendicularly magnetized Pd/Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, A. Obinata, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
  • 発表場所: the Hilton Hawaiian Village Beach Resort
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Electric field control of magnetism in Pd/Co/Pt multilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Obinata, D. Hayakawa, Y. Hibino, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: The 59th Annual Magnetism and Magnetic Materials (MMM) Conference
  • 発表場所: the Hilton Hawaiian Village Beach Resort
  • 年月日: 2014-11-05
• [学会発表] Voltage control of Magnetic Anisotropy in Pd/Co/Pt (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, A. Obinata, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: 第13回スピントロニクス入門セミナー・若手研究会
  • 発表場所: 岩沼モンタナリゾートホテル
  • 年月日: 2014-10-27
• [学会発表] Recent developments of light-emitting electrochemical cell (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimpei Ono
  • 学会等名: International workshop on exotic electronic transport
  • 発表場所: 千葉
  • 年月日: 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] Electric field control of magnetic anisotropy in Pd/Co/Pt (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野有岐，大日方絢，小山知弘，三輪一元，小野新平，千葉大地
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Electric Field control of magnetism in Pd/Co/Pt multilayer (2014)
  • 著者名/発表者名: 大日方絢，早川大智，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75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 軟X線光電子顕微鏡によるイオンダイナミクスの直接観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野新平、小嗣真人、大河内拓雄、三輪一元
  • 学会等名: 第10回放射光表面科学研究部会・顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム
  • 発表場所: あいち産業科学技術総合センター
  • 年月日: 2014-07-31
• [学会発表] Pd thickness dependence of magnetic properties and electric field control of magnetism in a Pd/Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hibino, A. Obinata, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: 12th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] Co thickness dependence of magnetic properties and electric field control of magnetism in a Pd(Pt)/Co/Pt system (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Obinata, Y. Hibino, T. Koyama, K. Miwa, S. Ono, and D. Chiba
  • 学会等名: 12th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] Ion gel metal-insulator-semiconductor capacitors based on (Ga,Mn)N (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Sztenkiel, T. Devillers, G. Capuzzo, K. Miwa, S. Ono, D. Chiba, A. Bonanni, T. Dietl, and M. Sawicki
  • 学会等名: Jaszowiec2014
  • 発表場所: Wista, Poland
  • 年月日: 2014-06-12
• [図書] イオン液体研究最前線と社会実装 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小野新平
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: シーエムシー出版
• [学会・シンポジウム開催] 1st French and Japanese joint workshop on Electric Field Effect (2015)
  • 発表場所: CNRS, Grenoble
  • 年月日: 2015-06-18