| 研究実績の概要 |
従来不可能で有ったサイズが10-100 nmの強相関電子系マンガン酸化物、ニッケル酸化物の極微3次元ナノ構造を独自の手法で作製し、物性の起源であるナノ電子相ドメインを閉じ込め制御した状態を作り出し、3次元ナノ構造体において単一ナノ電子相の外場(温度、磁場、キャリア数)に応答した金属-絶縁体相転移を測定し、電子相関効果特性を明らかにすること、さらにナノ電子相物性を明らかにすることを目的として実験を行った。
独自のナノ構造作製技術3DナノテンプレートPLD法を用いることで、線幅80 nmの(La,Pr,Ca)MnO3ナノ細線チャネル電界効果トランジスタ(EDLT)を作製し、電界効果による金属絶縁体相転移(MIT)スイッチングを実現した。また、試料サイズを1/1000にすることでVO2内に形成される電子相ドメインを閉じ込め、IMT時の抵抗変化率を40倍に向上させられることを示した。
100 nm線幅のNdNiO3ナノ細線で、ナノ電子相の閉じ込め効果による抵抗のステップ変化の観察に成功した。これはニッケル酸化物では初めてとなるナノ電子相閉じ込め効果観察結果である。NdNiO3内の電子相サイズは30-50 nmと推定される。
SmNiO3エピタキシャル薄膜EDLTで105以上の抵抗変調を観察し、その機構が、イオン液体界面での酸素イオン授受に起因することを明らかにした。さらに電圧印加条件の調整による還元反応の進行度の制御によりワイドレンジで抵抗変調度を調整することに成功した。さらに、チャネルサイズを1/100の100 nmサイズにすると変調に必要な電圧が大幅に低下(~3 V→~1 V)することが分かった。これは反応の起点が10-100 nmサイズの電子相であることに起因すると考えている。
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