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2010 年度 実績報告書

強相関遷移金属酸化物の酸素欠陥による電子物性変化と電場制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360280
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

澤 彰仁  独立行政法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス研究部門, 研究グループ長 (10357171)

キーワード表面・界面物性 / 強相関エレクトロニクス / セラミックス
研究概要

強相関酸化物を金属電極で挟んだキャパシタンス型2端子素子に、電場を印加すると抵抗が可逆・不揮発に数けた変化する抵抗スイッチング現象が発現することが発見され、この現象を利用した不揮発性メモリ(ReRAM)が次世代メモリとして注目さている。その現象の発現機構として、界面における酸素欠陥の生成とその密度変化が関与していることが分かってきたが、発現機構の詳細を解明するためには酸素欠陥量の変化が界面の電子状態に与える効果を理解する必要がある。そこで、強相関酸化物解明の界面バンド構造を理解するため、強相関酸化物/酸化物半導体の接合構造を作製し、光吸収測定によるバンドギャップの評価、p-n接合のC-V測定による仕事関数の評価を行った。その結果、強相関酸化物の界面バンド構造は通常の半導体モデルで理解できることが分かった。また、酸素欠損量を変化させた金属/強相関酸化物の接合についても同様の評価を行った結果、酸素欠陥の生成により強相関酸化物のバンドギャップが変化し、界面に形成されたポテンシャルバリアの厚さが変化することが分かった。さらに、強相関酸化物の輸送特性を電場制御する新しい手法の開拓に着手し、強誘電分極の反転を利用することで同様な不揮発性抵抗スイッチング現象を強相関酸化物に誘起できる可能性を見出した。強相関酸化物をチャンネルとする3端子素子の開発では、ゲート電圧印加による静電的なキャリアドーピングと電気化学的な酸素欠陥の生成、移動の2つの現象が存在することを確認し、双方とも強相関酸化物のキャリア量を変化させる効果がることが分かった。後者は、2端子素子と同様に、強相関酸化物チャンネルに不可逆な抵抗変化を誘起できることが分かった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Tuning of the metal-insulator transition in electrolyte-gated NdNiO_3 thin films2010

    • 著者名/発表者名
      浅沼周太郎
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 97 ページ: 142110-1-142110-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interface band profiles of Mott-insulator/Nb:SrTiO_3 heterojunctions as in vestigated by optical spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      中村優男
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 82 ページ: 201101-1-201101-4

    • 査読あり
  • [学会発表] BiFeO_3薄膜における分極誘起抵抗スイッチング2011

    • 著者名/発表者名
      鶴巻厚、山田浩之、澤彰仁
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県)
    • 年月日
      2011-03-26
  • [学会発表] A possible model of resistive switching mechanism in Ti/Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3 junctions2011

    • 著者名/発表者名
      浅沼周太郎、山田浩之、赤穗博司、澤彰仁
    • 学会等名
      2011 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future Electron Devices
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2011-01-21
  • [学会発表] Impacts of oxygen vacancy on interfacial band diagrams in perovskite-oxide resistive switching junctions2010

    • 著者名/発表者名
      澤彰仁
    • 学会等名
      New Non-Volatile Memory Workshop 2010
    • 発表場所
      Hsinchu (Taiwan)
    • 年月日
      2010-11-12
  • [学会発表] Control of metal-insulator transition in NdNiO_3 electric double-layer transistors2010

    • 著者名/発表者名
      浅沼周太郎、向平華、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、川崎雅司、岩佐義宏
    • 学会等名
      17^<th> International Workshop on Oxide Electronics
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2010-09-20
  • [学会発表] 電気二重層FETによるNdNiO_3の金属-絶縁体転移の電界制御2010

    • 著者名/発表者名
      浅沼周太郎、向平華、山田浩之、佐藤弘、井上公、赤穗博司、澤彰仁、上野和紀、川崎雅司、岩佐義宏
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Impacts of Oxygen Vacancy on Band Diagrams and Resistive Switching in Preovskite-Oxide Junctions2010

    • 著者名/発表者名
      澤彰仁
    • 学会等名
      International Symposium on Integrated Functionalities (ISIF)
    • 発表場所
      San Juan (Puerto Rico)
    • 年月日
      2010-06-14

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公開日: 2012-07-19  

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