グラフェン／ダイヤモンド接合の巨大光伝導度変調機構の解明とデバイス応用

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21H01388
• 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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 植田 研二 早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (10393737)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ダイヤモンド半導体 / グラフェン / 光伝導度変調 / メモリスタ

研究成果の概要

近年我々は、垂直配向グラフェン(VG)／ダイヤモンド半導体接合界面で、光照射により接合の電気伝導度が極めて大きく変化し、変化後の抵抗値が光の遮断後も不揮発記憶される事等を初めて見出したが、本研究ではこのVG／ダイヤ接合で生じる巨大光伝導度変調機構の解明と新規光デバイス応用を試みた。主要な成果として、(1) VG／ダイヤ界面構造をTEM測定等により明らかにすると共に、光伝導度変化が（光+）電場による酸素イオン等の移動を介した界面の酸化－還元により引き起こされている事及び、(2) VG／ダイヤ接合が新規脳機能模倣イメージセンサや画像認識（光演算）デバイスとなるという事を示した。

自由記述の分野

半導体材料・デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

本成果により、グラフェン(VG)／ダイヤモンド界面で多種多様な新機能・物性が現れる事及び、これらの新機能・物性を基にした新規デバイスの創製に繋がる事を示せた。また、本VG／ダイヤ素子を配列させてアレイ化する事で重要な画像（光）情報のみを記憶する脳機能模倣イメージセンサとして使える事も分かった為、本素子を更に改良して行く事で、将来的には重要な情報のみを選択的に記録する新型カメラ等の開発に繋がり、社会的にもインパクトが大きいと思われる。