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2019 年度 実績報告書

三次元酸化物ナノ構造によるナノ電子相制御デバイスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H01054
研究機関大阪大学

研究代表者

田中 秀和  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80294130)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード強相関電子系 / 電子相転移 / ナノエレクトロニクス / 機能性酸化物 / 三次元ナノ構造
研究実績の概要

電子相変化(金属―絶縁体相転移)を発現する機能性酸化物を対象とし、トップダウン・ボトムアップナノプロセス融合によりサブ10nmスケールの三次元ナノ構造を構築し、10nm-数nm程度の極小の相転移単位(ナノ電子相)の物性計測を行う。ナノ電子相形成過程 を人工ナノ構造により直接制御することにより、連続体物質とは異なる電子相変化(相転移)を見出すとともに、ナノ構造サイズ・形状と巨大物性応 答・新物性発 現の相関を明らかにし、酸化物ナノエレクトロニクスにおけるイノベーションを創出することを目的とした。2019年度は室温において超高速に金属―絶縁体相転移を引き起こすVO2と、界面が原子レベルで平坦な層状物質である六方晶窒化ホウ素(hBN)をゲート絶縁体として用いたトップゲート型FETを作成し高い抵抗変調率を実現した。逆にhBN上でのVO2の結晶成長の確立を行い、VO2は最安定面である正方晶(110)面で成長し、電極間距離を1umまで縮小した2端子デバイス構造において最高で3桁程度の急峻な抵抗変化を見出した。また3次元方向全てが10nmサイズを持つ強相関酸化物マグネタイト(Fe3O4)のナノ構造体作製を実現し、極微ナノ試料において初めて相転移特性を観察した。●新たな電子相変化材料と して注目されるSmNiO3Nをチャネル層としたイオン液体電界効果トランジスタを作製し、加えてNidNiO3ナノ細線構造において、50nm 程度と推測されるナノ電子相の電気抵抗評価による検出に成功した。さらにイオン液体ナノワイヤ電界効果トランジスタの作成に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (38件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 14件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] パデュー大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      パデュー大学
  • [雑誌論文] An experimental insight of the multiferroic properties of magnetoelectrically coupled xLNCZFO+(1- x)BSTDO composites2020

    • 著者名/発表者名
      Mithun Kumar Das,, M.A. Zubair, Hidekazu Tanaka, A.K.M. Akther Hossain
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 502 ページ: 166449

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166449

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Gate-Tunable Thermal Metal?Insulator Transition in VO2 Monolithically Integrated into a WSe2 Field-Effect Transistor2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Mahito、Nouchi Ryo、Kanki Teruo、Hattori Azusa N.、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Ueno Keiji、Tanaka Hidekazu
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 11 ページ: 3224~3230

    • DOI

      https://doi.org/10.1021/acsami.8b18745

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of vanadium dioxide thin films on hexagonal boron nitride flakes as transferrable substrates2019

    • 著者名/発表者名
      S. Genchi, M. Yamamoto, K. Shigematsu, S. Aritomi, R. Nouchi, T. Kanki, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Murakami and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 9 ページ: 02857(1-9)

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41598-019-39091-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-step metal-insulator transition in thin film-based vanadium dioxide nanowires with a 20 nm electrode gap2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tsuji, T. Kanki, Y. Murakami and H. Tanaka
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp.

      巻: 12 ページ: 025003(1-4)

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1882-0786/aafa9e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Off-Stoichiometry in the Epitaxial NdNiO3 Film on the Suppression of Its Metal-Insulator-Transition Properties2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yamanaka, A. N. Hattori, L. N. Pamasi, S. Takemoto, K. Hattori, H. Daimon, K. Sato, H. Tanaka
    • 雑誌名

      ACS Appl. Electron. Mater.

      巻: 1 ページ: 2678-2683

    • DOI

      https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaelm.9b00662

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Nanoconfinement Supports Verwey Transition in Fe3O4 Nanowire at 10 nm length scale2019

    • 著者名/発表者名
      R. Rakshit, A. N. Hattori, Y. Naitoh, H. Shima, H. Akinaga, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Nano Lett.

      巻: 19 ページ: 5003-5010

    • DOI

      https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01222

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broad range thickness identification of hexagonal boron nitride by colors2019

    • 著者名/発表者名
      Yuto Anzai, Mahito Yamamoto, Shingo Genchi, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Shuhei Ichikawa, Yasufumi Fujiwara, Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 12 ページ: 055007

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/1882-0786/ab0e45

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Barrier Formation at the Contacts of Vanadium Dioxide and Transition-Metal Dichalcogenides2019

    • 著者名/発表者名
      Mahito Yamamoto, Ryo Nouchi, Teruo Kanki, Shu Nakaharai, Azusa N Hattori, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Yutaka Wakayama, Keiji Ueno, Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      ACS applied materials & interfaces

      巻: 11 ページ: 36871-36879

    • DOI

      https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b13763

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between the ferrimagnetic and ferroelectric phases on the large magnetoelectric coupling of xLi0.1Ni0.2Mn0.6Fe2.1O4 (1- x)Bi0.8Dy0.2FeO3 composites2019

    • 著者名/発表者名
      A. A. Momin, Roksana Parvin, M. Shahjahan, Md. Fakhrul Islam, Hidekazu Tanaka & A. K. M. Akther Hossain
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 31 ページ: 511-525

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s10854-019-02556-7

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Metal-insulator transition property for the nano-confined electric domain in the strongly correlated NdNiO32020

    • 著者名/発表者名
      A. N. Hattori, T. Yamanaka, A. Nanba, H. Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on NanoScience and Technology 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノ構造で変わり者電子を操る2019

    • 著者名/発表者名
      田中 秀和
    • 学会等名
      アウトリーチ活動「大阪大学リサーチクラウドカフェ」
  • [学会発表] 相転移現象と酸化物ナノエレクトロニクス2019

    • 著者名/発表者名
      田中 秀和
    • 学会等名
      強的秩序とその操作に関わる研究グループ 第9回 研究会 ー夏の学校ー
    • 招待講演
  • [学会発表] 見えない光で安全管理2019

    • 著者名/発表者名
      田中 秀和
    • 学会等名
      センサーセミナー
  • [学会発表] Control of electrical properties on transition metal oxide thin films via protonic-electronic coupling2019

    • 著者名/発表者名
      TANAKA, Hidekazu; N. HATTORI, Azusa1; YAMANAKA, Takashi1; KAWAMOTO, Daiki1; HAYASHI, Keiichiro
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societles
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective Voltage Control of Resistance Modulation in VO2 by Gating through Hexagonal Boron Nitride2019

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      2019 Materials Research Society FALL MEETING & EXHIBIT
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of electrical properties on transition metal oxides via protonic-electronic coupling2019

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      MTMATERIALS RESEARCH MEETING 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Basic and Application of Electronic Phase Change Oxide the films2019

    • 著者名/発表者名
      Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      International Conference on Physics-2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NdNiO3ナノ細線での電子相閉じ込め効果2019

    • 著者名/発表者名
      服部 梓、山中 天志、服部 賢、大門 寛、田中 秀和
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
  • [学会発表] 原子層物質上へのVO2薄膜成長と新奇トランジスタ応用2019

    • 著者名/発表者名
      山本 真人
    • 学会等名
      スパッタリングおよびプラズマプロセス技術部会
    • 招待講演
  • [学会発表] 10 nmサイズFe3O4立体ナノ構造でのフェルベー転移2019

    • 著者名/発表者名
      Rupali Rakshit、服部 梓、内藤 泰久、島 久、秋永 広幸、田中 秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 六方晶窒化ホウ素上のVO2における抵抗跳躍の電極間距離依存性2019

    • 著者名/発表者名
      玄地真悟, 山本真人, 神吉輝夫, 渡邊賢司, 谷口尚, 田中秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] NdNiO3 ナノ細線における金属-絶縁体相転移特性の歪み効果2019

    • 著者名/発表者名
      山中天志、服部梓、田中秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] VO2/MoS2界面におけるフェルミレベルピンニング2019

    • 著者名/発表者名
      山本 真人、野内 亮、神吉 輝夫、中払 周、服部 梓、谷口 尚、渡邊 賢司、若山 裕、上野 啓司、田中 秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] フレキシブル単結晶VO2細線における歪み効果の温度依存性解明2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 史也, 神吉 輝夫, L.Pellegrino, N.Manca, D. Marré2, 田中 秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 非対称2端子電極を有するReNiO3プロトン駆動抵抗変調デバイスの作製とそのスイッチング特性2019

    • 著者名/発表者名
      野中 信、Umar Sidik、服部 梓、田中 秀和
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Phase transition FETs based on two-dimensional WSe2 with VO2 contacts2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, R. Nouchi, T. Kanki, S. Nakaharai, A. N. Hattori, K. Watanabe,T. Taniguchi, Y. Wakayama, K. Ueno, H. Tanaka
    • 学会等名
      26th International Workshop on Oxide Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Discrete resistance changes in the NdNiO3 nanowire due to the nano-confinement effect2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Yamanaka, A. N. Hattori, S. Takemoto, K. Hattori, H. Daimon, and H. Tanaka
    • 学会等名
      26th International Workshop on Oxide Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Verwey Transition Dynamics of Fe3O4Microwire Driven by Intense Terahertz Pulse2019

    • 著者名/発表者名
      R. Rakshit, A. N. Hattori, M. Nagai, G. Isoyama, H. Tanaka
    • 学会等名
      26th International Workshop on Oxide Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth and characterization of VO2 thin films on hexagonal boron nitride2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Genchi, Mahito Yamamoto, Koji Shigematsu, Shodai Aritomi, Ryo Nouchi, Teruo Kanki, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Yasukazu Murakami, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      26th International Workshop on Oxide Electronics
    • 国際学会
  • [学会発表] Verwey transition in three dimensional Fe3O4 nanowire at 10 nm length scale2019

    • 著者名/発表者名
      A. N. Hattori, R. Rakshit, Y. Naitoh, H. Shima, H. Akinaga, H. Tanaka
    • 学会等名
      11th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of Proton-Doped Strongly Correlated NdNiO3 Resistor2019

    • 著者名/発表者名
      U. Sidik, A.N. Hattori and H. Tanaka
    • 学会等名
      11th International Symposium on Transparent Oxide and Related Materials for Electronics and Optics
    • 国際学会
  • [学会発表] Transfer characteristics of transition metal dichalcogenide transistors with VO2 contacts2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yamamoto, R. Nouchi, T. Kanki, S. Nakaharai, A. N. Hattori, K. Watanabe,T. Taniguchi, Y. Wakayama, K. Ueno, H. Tanaka
    • 学会等名
      The 11th Recent Progress on Graphene & 2D Materials Research
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide-range resistance modulation on a SmNiO3 chemical transistor2019

    • 著者名/発表者名
      A. N. Hattori, D. Kawamoto, M. Yamamoto, H. Tanaka
    • 学会等名
      The 236th Electrochemical Society Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] NdNiO3ナノ細線での電子相閉じ込め効果と金属-絶縁体相転移特性2019

    • 著者名/発表者名
      服部 梓、山中 天志、田中 秀和
    • 学会等名
      第5回材料WEEK
  • [学会発表] Scaling effects in the resistance-temperature characteristic of VO2 on hBN2019

    • 著者名/発表者名
      Shingo Genchi, Mahito Yamamoto, Teruo Kanki, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      2019 Materials Research Society FALL MEETING & EXHIBIT
    • 国際学会
  • [図書] ナノインプリント技術ハンドブック2019

    • 著者名/発表者名
      田中 秀和
    • 総ページ数
      764
    • 出版者
      オーム社
  • [備考] 田中研究室HP

    • URL

      http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bis/

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公開日: 2021-01-27  

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