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2020 年度 研究成果報告書

10nm空間制御による強相関金属酸化物ナノ相分離起源解明への実験的アプローチ

研究課題

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研究課題/領域番号 18H01871
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関大阪大学

研究代表者

服部 梓  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80464238)

研究分担者 山本 真人  関西大学, システム理工学部, 助教 (00748717)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード強相関金属酸化物 / ナノ相分離現象
研究成果の概要

独自のナノ構造化技術を駆使し、ナノ立体空間中に強相関酸化物材料(NdNiO3、VO2、Fe3O4)の電子相関効果の最小単位、ナノ電子相を閉じ込め、ナノ電子相の金属絶縁体相転移(MIT)を制御・拡張する方法論を確立した。ナノ細線試料は薄膜試料に見られる緩やかな抵抗変調とは異なり、ステップ状の急峻な抵抗変調が観察された。これは、単一電子相をナノ構造内に閉じ込めたことによって機能最小単位1個からの純粋な絶縁体-金属相転移特性が抽出できる、電子相閉じ込め効果を実証する結果で、ナノ相分離現象を記述する統計的MITモデルを構築し、電気伝導特性とナノ電子相との定量的相関関係を明らかにした。

自由記述の分野

3次元ナノ構造科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、学術的には凝縮系物性学の一大問題である強相関電子系の相転移の本質の理解が導かれ、相転移のダイナミクスを明らかにすることができた。さらに、機能の宝庫と言われ、最新のIRDSロードマップでもbeyond CMOS候補材料として挙がっている強相関金属酸化物のナノ電子相(物性)の操作法を導く。ムーアの限界以下でも強相関物性に基づくデバイス動作が期待されつつも物性が複雑であるため難航している強相関酸化物ナノエレクトロニクス展開にも指針を与える結果が得られた。

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公開日: 2022-01-27  

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