| 研究領域 | 蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05296
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
神吉 輝夫 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40448014)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | イオントロニクス / 酸化物エレクトロニクス / 強相関電子系酸化物 / 多値メモリ / プロトン / 酸化物 / 界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低抵抗酸化物 ⇔ 高抵抗水酸化物の可逆構造相転移をゲート電圧により制御する新原理トランジスタを創出し、ゲート電界によりチャネル固体内のプロトン拡散制御を利用しイオン－電子相関の新機能物性を開拓することにある。微細化によりイオン拡散距離の縮小・イオン数の減少により、現在のシリコントランジスタよりも超低消費電力での動作可能性を持つとともに、イオンを使った低消費電力多値メモリを創出する。学術面では、ゲート電界印可による連続的なチャネル界面のケミカルポテンシャル変調により新たな水素化合物の探索場として活用する。界面イオン‐電子相関機構を解明し、蓄電固体界面の学理構築の一役を担う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ゲート電圧の侵入電場によりプロトン拡散方向を制御し低抵抗VO2 ⇔ 高抵抗HVO2の構造相転移を通してOn/Offするスイッチ、及び多値メモリが可能な双機能トランジスタの動作原理を解明するとともに、巨大抵抗変調を通じてイオン－電子相関の新機能物性を開拓することにある。本研究の応用として常誘電体ゲート材料を用いたアナログメモリという特徴を活かした低消費電力ニューロモルフィックチップ素子としての利用が期待できる。また、学術面では、H2+Air雰囲気下でのゲート電界印可による連続的なチャネル界面のケミカルポテンシャル変調は、新物質形成を探る手段でもあり、新たな水素化合物の探索場として活用できる。界面イオン‐電子相関メカニズムを解明し、蓄電固体界面の学理構築の一助を担う。
(1)VO2中のプロトン濃度の電界効果変調に対し、スイッチング、及び不揮発メモリするプロトン濃度の閾値を確認することができた。
(2)電圧をOffにしても抵抗変化が変化しない不揮発メモリ機能は、準安定状態を有するHVO2への結晶構造変化に起因しており、プロトン濃度に対し構造相変化を起こす閾値濃度が存在することが分かった。
(2)共同研究において、加速器を用いたERD測定においてVO2にプロトンが挿入されてており、膜厚方向での詳細なプロトン濃度分布が分かるとともに、平均で40%程度のプロトンが挿入されていることが分かった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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