| 研究課題/領域番号 |
16K05752
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
松田 真生 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80376649)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 有機モット絶縁体 / 光照射 / フタロシアニン / ポルフィリン / 相転移 |
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| 研究実績の概要 |
バンドが半分満たされた物質は金属相の出現が期待されるが、電子間のクーロン反発が大きい強相関電子系ではモット絶縁体と呼ばれる状態になる。モット絶縁 体は通常のバンド絶縁体とは異なる電子状態であり電子材料として魅力的な系である。本研究では有機モット絶縁体に注目し、有機オプトエレクトロニクスと強相関電子系の新展開を開拓すべく、有機モット絶縁体の光による電子相制御を目指している。多くの有機モット絶縁体は対成分を有する、すなわち複数成分から構成されているが、本研究では単一成分からなる有機モット絶縁体であるフタロシアニン系のモット絶縁体に注目している。特に、蒸着による薄膜作製と電気分解による単結晶作製の双方が可能な系は、薄膜系と結晶系での諸物性の比較が可能であり研究の遂行に都合がいい。
30年度も薄膜系での光応答現象を探索しつつ、ポルフィリン系モット絶縁体の構築にも取り組んだ。昨年度までに薄膜系において、室温、低温、大気下、真空中のいずれにおいても光照射している際の電流値が暗電流に比して5倍程度上昇する現象を再現よく確認していたが、薄膜の作製条件や成膜後の後処理により電気特性を大きく向上させ得ることを見出した。同時に、新規なポルフィリン系モット絶縁体単結晶の作製も達成した。
結晶を用いた研究においては有意な応答性が観測されていない。結晶サイズが大きく、光照射の影響を受ける表面での効果がバルクの特性に埋没していることが考えられる。微小結晶を用いた系の構築に関する工夫が引き続き求められる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
初年度に発生した熊本地震による研究の遅れは昨年度までに取り戻せたと考えていたが、やはり影響は無視できず明確な相転移の観測に至っていない点で進捗状況は「やや遅れている」と自己判断した。一方、成膜条件や成膜後の後処理による電気特性の向上を見出した点で、次年度には電子相転移の探索を達成できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
新たに作製することに成功したポルフィリン系モット絶縁体も含めて最適な成膜と後処理条件を見いだすことで、より劇的な電流変調を示す系の探索に取り組む。特にポルフィリン系モット絶縁体はフタロシアニンの場合とは異なり多形を有していないため、成膜における多形の混入が電気特性に影響を与えることはないため本研究の遂行に有利である。新規ポルフィリンモット絶縁体を中心に研究を遂行する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究開始直後の2016年4月に熊本地震が生じ、研究環境を再構築するまでにおおよそ半年を要した。研究の遅れを取り戻すよう努めて来たが、2018年12月には隣接する研究グループで実験室を全焼する火災が発生し、代表者のグループも2ヶ月実験が不能となった。 2018年度の中盤以降には新物質開発に成功する一方、薄膜の作製条件などについても新たな知見を得るに至っていることから、研究期間を一年延長することが合理的と判断したため次年度使用額が発生している。
19年度は上記の新たな薄膜作製条件に基づいた素子作製とその特性評価、および、新しい物質系の適用により研究を遂行する予定である。
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