• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高結晶性エピタキシャル薄膜における結晶欠陥と電子機能

公募研究

研究領域機能コアの材料科学
研究課題/領域番号 22H04505
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京工業大学

研究代表者

相馬 拓人  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (50868271)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードエピタキシャル薄膜 / 遷移金属酸化物 / 電気化学 / 超伝導 / 欠陥化学
研究開始時の研究の概要

本研究は,機能コアとしてエピタキシャル薄膜における格子欠陥に着目する。単結晶基板上に目的の物質を成長させるエピタキシャル薄膜成長技術を用いると,物質を高品質な単結晶試料として合成できる。しかしながら,熱力学的平衡プロセスを利用するバルク単結晶成長と異なり,エピタキシャル薄膜ではしばしば”不完全性を含む高品質な結晶”が合成される。特定の材料系では,そのような状況が成り立った時に限り極めて有用な電子物性が発現する。本研究では”不完全性を理想的に制御できる”エピタキシャル薄膜を活用することで,この不完全性を意図的に導入,制御することによってそれが発現する電子機能をシステマティックに取り扱う。

研究実績の概要

本研究は,機能コアとしてエピタキシャル薄膜における格子欠陥に着目し,その合成の非平衡性や高結晶性を活用することで格子欠陥の機能性を開拓する研究である。最終年度である本年度は,初年度に作製に成功した単結晶エピタキシャル薄膜の物性測定と制御に注力した。その結果,以下の2つのトピックについて成果が得られた。
(A) [非平衡薄膜合成プロセスを活用した逆位置欠陥導入と電子物性]
ダブルペロブスカイト型酸化物では,逆位置欠陥量に依存し磁気特性が系統的に変化することが明らかになった。これは同種・異種遷移金属元素間の間に働く交換相互作用の違いに依存したモデルでよく説明できることが明らかになった。つまり,逆位置欠陥という機能コアの制御により磁性という機能を最大化できることが明らかになった。
(B) [エピタキシャル薄膜の特徴を活用した均一欠陥導入と電子相図]
Li層状酸化物ではLiの欠損量に依存しキャリア濃度が変調され,結果として発現する電子物性が大きく変化することが明らかになった。その際にLiの欠陥構造自体は電子物性に影響を及ばさず,理想的な電子相図が描画できることが明らかになった。つまり,欠損という機能コアの均一な導入・制御により理想的なキャリアドーピングが実現できることが明らかになった。
これらの結果の一部は原著論文としてまとまっている。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Enhancement of transparency in epitaxially-grown p-type SnO films by surface-passivation treatment in a Na2S aqueous solution2022

    • 著者名/発表者名
      Uchida Suguri、Soma Takuto、Kitamura Miho、Kumigashira HIroshi、OHTOMO Akira
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: - 号: 5 ページ: 050903-050903

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac56fa

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of MoO3 polymorphs and impacts of Li-ion electrochemical reactions on their structural and electronic properties2022

    • 著者名/発表者名
      Shuxin Zhang, Tatsuya Yajima, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 15 号: 5 ページ: 055505-055505

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac6aae

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrochemical modulation of electronic states in strongly correlated transition-metal oxides2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Ohtomo, Takuto Soma, Kohei Yoshimatsu
    • 雑誌名

      JSAP Review

      巻: 2022 号: 0 ページ: n/a

    • DOI

      10.11470/jsaprev.220202

    • ISSN
      2437-0061
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Strongly correlated superconductivity in two-dimensional 2H-NbO2 layers2023

    • 著者名/発表者名
      Takuto Soma, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 4th Workshop on Functional Materials Science (FMS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of strongly correlated materials using epitaxial thin-film technique and chemical reactions2023

    • 著者名/発表者名
      Takuto Soma
    • 学会等名
      Symposium and Workshop on “Advanced Thermodynamics and Metastability”
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 面内圧縮歪みを有するβ-(ScxGa1-x)2O3 薄膜のエピタキシャル成長2023

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 歪みLaxSr1-xVO3薄膜における非Fermi液体的挙動と反強磁性Mott転移2023

    • 著者名/発表者名
      小川 茉白, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 二次元MoO3/三次元WO3エピタキシャル積層膜の作製とLi挿入挙動2023

    • 著者名/発表者名
      細川 紳, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 異常高原子価ダブルペロブスカイト型LaSrFeNiO6薄膜の合成2023

    • 著者名/発表者名
      本田 裕貴, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ターゲット交互積層法によるZrNxHy薄膜の作製と金属-絶縁体転移2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎 大地, 大友 明, 相馬 拓人
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性Fe4N/超伝導NbN接合における超伝導特性と近接効果2023

    • 著者名/発表者名
      吉田 悠真, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] β-(ScxGa1-x)2O3薄膜の電子状態およびバンドオフセット評価2023

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹, 相馬 拓人, 組頭 広志, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] van der Waals酸化物2H-NbO2: ハーフフィルドMott絶縁体2023

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人, 佐藤 礼, 大友 明
    • 学会等名
      第84回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Zirconium Nitride Hydride Epitaxial Films by Alternating-Target Pulsed-Laser Deposition2023

    • 著者名/発表者名
      Daichi Miyazaki, Ziyang Cao, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anisotropic high-pressure studies of the electronic properties in layered materials2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahashi, Katsumi Ujihara, Takeshi Kawahata, Akihiro Mitake, Chizuru Kawashima, Kohei Yoshimatsu, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Epitaxial Growth of Ultrawide Bandgap β-(ScxGa1-x)2O3 Films on β-Ga2O3 (100) Substrate by Pulsed-Laser Deposition2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Koreishi, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Heteroepitaxial growth of molybdenum bronzes for exploring dimensionality- and composition-controlled electronic properties2022

    • 著者名/発表者名
      Shuxin Zhang, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 5th International Union of Materials Research Societies International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元三角格子2H-NbO2層における強相関電子と超伝導2022

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人, 吉松 公平, 堀場 弘司, 組頭 広志, 大友 明
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 溶液処理による超伝導Li1-xNbO2薄膜のLi組成制御2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 礼, 相馬 拓人, 組頭 広志, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 分極界面を有するSrFeO3/LaNiO3ヘテロ構造の作製と伝導特性2022

    • 著者名/発表者名
      本田 裕貴, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パルスレーザ堆積法によるGdMnO3/LaNiO3超格子構造の作製2022

    • 著者名/発表者名
      山岸 祐太, サフー ラムチャンドラ, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パルスレーザ堆積法による(111)配向LaHx薄膜の作製と水素量制御2022

    • 著者名/発表者名
      曹 子陽, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Impact of Au surfactant on composition and optical properties of gallium oxysulfide films2022

    • 著者名/発表者名
      Weiqi Zhou, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] AMoO2 (A = Li, Na, K): Two-dimensional Mott insulators with tunable MoO2 interlayer distance2022

    • 著者名/発表者名
      Shuxin Zhang, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 二次元NbO2層における超伝導ドームと磁気量子臨界挙動2022

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人, 吉松 公平, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 面内圧縮歪みを有するβ-Ga2O3薄膜のエピタキシャル成長2022

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹, 相馬 拓人, 加渡 幹尚, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Tunable exchange bias effect in manganese- and nickel-based artificial perovskite superlattice structures2022

    • 著者名/発表者名
      Ramchandra Sahoo, Ryuki Nanno, Yuta Yamagishi, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性Fe4N/超伝導NbN 接合のエピタキシーと伝導特性2022

    • 著者名/発表者名
      吉田 悠真, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Electrochemical Modulation of Electronic States in Strongly Correlated Transition-Metal Oxides2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Ohtomo, Tatsuya Yajima, Shuxin Zhang, Takuto Soma
    • 学会等名
      28th International Workshop on Electronic Oxides (iWOE28)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 層状Li1-xNbO2薄膜のトポケミカル反応と深さ方向Li組成分析2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 礼, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第12回 CSJ化学フェスタ2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 格子歪み印加によるSrVO3の電気伝導性の変調2022

    • 著者名/発表者名
      小川 茉白, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第12回 CSJ化学フェスタ2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Strain engineering of β-Ga2O3: Pulsed-laser deposition on (100) θ-Al2O3 templates and impacts of compressive strain on physical properties2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Koreishi, Takuto Soma, Motohisa Kado, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials (iWGO2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] β-パイロクロア型酸化物における金属-絶縁体転移とラットリング運動2022

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人, 吉松 公平, 堀場 弘司, 組頭 広志, 大友 明
    • 学会等名
      第70回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ミスカット基板上に作製したダブルペロブスカイト型酸化物薄膜の物性2022

    • 著者名/発表者名
      南野 龍樹, 相馬 拓人, 大友 明
    • 学会等名
      第70回 応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/Takuto_Soma

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 大友研究室

    • URL

      http://www.ohtomo.apc.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi