革新的光デバイスを目指した希土類を含んだ通常およびトポロジカル絶縁体の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05035
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 福岡工業大学
• 研究代表者: 北川 二郎 福岡工業大学, 工学部, 教授 (90346528)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 光誘起近藤効果 / 電気二重層トランジスタ / 近藤絶縁体 / 低消費電力光デバイス

研究成果の概要

申請者の提案した光誘起近藤効果の普遍性の確認と、近藤絶縁体の開発を目指した。前者では、電気二重層トランジスタを援用した。必要な希土類半導体薄膜は金属有機化合物分解法によって合成した。CeTiO3薄膜などでは、Ceが+4価の物質しか得られなかった。YbMnO3薄膜合成に成功し、電気二重層トランジスタによる電界誘起キャリアの観測を試みたが、失敗した。また、プラズマ窒化法によるキャリアドーピングも試みた。TiO2膜のプラズマ窒化を行ったが、成功しなかった。近藤絶縁体の開発では、ZrCuSiAs型、Sr2Mn3As2O2型の探索、Zintl相へのキャリアドーピングを行ったがいずれも成功しなかった。

自由記述の分野

磁性・超伝導材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

光による磁気制御は、MO,MDなどで実用化されたが、光照射密度は記録時に106 W/cm2と極めて大きい。光誘起近藤効果の発現には、10 W/cm2もあれば十分であり、この普遍性が確認できれば、光磁気記録装置や光変調器などの省電力化が期待できる。また、トポロジカル近藤絶縁体が見つかれば、応用として、高周波デバイス、熱電変換素子、スピントロニクスデバイスなど極めて多くの例が挙げられている。さらに、トポロジカル相の光制御を用いれば、スピン流などの光変調が可能となり、トポロジカル絶縁体デバイスの高機能化が期待される。