2023 年度研究成果報告書

磁気秩序構造を有する透明アモルファス酸化物半導体の創成

研究課題

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研究課題/領域番号	21K19021
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
研究機関	山梨大学
研究代表者	柳博山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30361794)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード	アモルファス酸化物半導体 / 巨大磁気抵抗
研究成果の概要	本研究では、アモルファスIn-M-O系（M:遷移金属元素）の磁気抵抗（MR）について研究を遂行した。導電性が認められた試料はn型伝導を示した。M = Niの試料については、Ni濃度が4-6%でキャリア濃度が10^20cm-3の薄膜は負のMRを示した。一方、10^19cm-3の薄膜はすべて20K以下で正の巨大MRを示し、7%の薄膜では5Kで最大100%を示した。VRH伝導領域では正のMRが観測されることが知られているが、これだけでは今回観察された巨大MRの起源を説明できない。アモルファス構造に由来する局所的なスピン構造とd電子の存在が、低温での正の巨大MRに寄与していると考えられる。
自由記述の分野	無機材料科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	アモルファス酸化物半導体において、１００％を超える巨大磁気抵抗を初めて観察した。この巨大磁気抵抗の発現には磁性元素の濃度だけでなく、キャリア濃度や伝導機構が影響していることを明らかにしたが、巨大磁気抵抗の起源の解明はまだ途上にある。さらなる研究の深化により巨大磁気抵抗の起源が明らかになれば、磁気抵抗を示す温度や大きさの制御につながる可能性がある。特に、室温で実現できれば、実用的な磁気抵抗素子への応用などが期待される。