| 研究領域 | ２．５次元物質科学：社会変革に向けた物質科学のパラダイムシフト |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05462
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田中 秀和 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80294130)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 遷移金属酸化物 / 2次元層状物質 / ファンデルワールス結合 / 六方晶窒化ホウ素 / 結晶成長 / 異種機能集積 / CVD-六方晶窒化ホウ素薄膜 / 酸化バナジウム / 酸化鉄（マグネタイト） / 金属-絶縁体相転移 / ファンデルワールス表面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属-絶縁体相転移、強磁性、水素誘起電子相変化を示す遷移金属酸化物群を、化学気相成長法で成長させた大面積２次元層状物質薄膜表面上で界面束縛から解放し、酸化物の結晶構造・格子定数によらずに統一的に良質な結晶成長が可能であり、高機能を引き出せることを実証する。多角的な構造・物性評価によりイオン・共有結合性物質とファンデルワールス表面間の積層の学術を構築し、異種機能集積デバイスデモンストレーションを行う。
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| 研究実績の概要 |
遷移金属酸化物は金属-絶縁体相転移、強磁性、強誘電性、超伝導性など多彩な物性を示し、種々のデバイス応用が期待されている。その表面にファンデルワールス結合のみ存在する2次元層状物質の表面（2.5次元空間）は、非常に束縛が弱く、異種物質の結晶構造・格子定数の違いによらず良質な結晶成長が可能となる新規合成場となり、異種物質の一層の高度機能物性を引き出せると期待される。この考えの元、(1) CVD成長大面積hBN薄膜上へ成長させたVO2薄膜を利用した界面構造の解明と(2)単結晶片(フレーク)境界を有する単結晶hBN上へ成長させたVO2薄膜による低電圧抵抗スイッチングデバイスの作製を行った。主な成果としては、A01吾郷グループよりCVDで成長させた大面積hBNを供給いただき、VO2薄膜を成長させTEMグリッド上へ剥離転写し、透過型電子顕微鏡を用いた平面原子像観察により、hBNとVO2が面内でエピタイシャル関係にあることを示唆する結果を得た。さらにA05小野グループとの共同研究により、VO2/hBN界面安定構造の第一原理計算を行っていただいた。VO2とhBNの間で一部のV+イオンとB-イオンが（おそらく）イオン結合で公倍数エピタキシー的にピンされ、その他の界面接合部分は弱いファンデルワールス結合を有している新たな界面モデルを提案した。またA01-渡邊グループより供給いただいた、特に単結晶フレーク境界を含むh-B結晶上へVO2薄膜を形成し、境界を跨いだ10μmのギャップを有する二端子電極を付与した電流誘起抵抗スイッチグデバイスを形成し電流抵抗スッチングを測定したところ、境界無しの単結晶上に形成したデバイスに比して、低バイアス領域で微小な抵抗スイッチングを観測した。
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| 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。
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| 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。
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