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本研究課題ではナノ構造を用いて制御された単一の金属-絶縁体境界面において発現する新規の伝導現象の開拓を目指して研究をおこなった。申請者は、単一の金属-絶縁体境界面においては、電子が単一のドメイン壁を通る際に生じる局所的熱電効果により、試料に電流を流すだけでドメイン壁が電流の流れる方向に沿って駆動することが可能になるのではないかとの発想に基づき研究を行ってきた。電流駆動による境界面の位置制御により、試料全体を加熱冷却して相転移を起こす従来の方式とは全く異なる、非常に低消費電力で相転移のスイッチングが可能になると期待される。これまでの研究で、申請者は1)高品質単結晶ナノ細線の作製、2)無歪ナノ細線への単一の金属-絶縁体境界面の注入に成功している。これらの成果を生かし平成２６年度は金属-絶縁体境界面の電流駆動を目指して実験を行った。最初に単一の金属-絶縁体境界面を持つナノ細線の抵抗の温度依存性を測定した。境界面が移動するとナノ細線内の金属と絶縁体の比率が変わるため細線の抵抗が大きく変化する。よって境界面の位置を電気抵抗により正確に測定できる。これは単一の金属-絶縁体境界面のみをナノ細線に注入できたことによって初めて達成できた結果である。この効果を用い、直流電流を流しながら細線の抵抗を測定し、電流と金属-絶縁体境界面の相互作用を調査した。その結果、ナノ細線内に単一の金属-絶縁体境界面が存在する場合のみ電流の流れる方向の正負で細線の抵抗値に違いが出た。これらの結果は電流によって単一の金属-絶縁体境界面が駆動され、しかもその移動の向きが電流の方向によって異なることを示している。よって電流駆動による境界面の駆動の実現を示唆している。
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