研究課題
若手研究(B)
多彩な物性を示す遷移金属酸化物の応用に向けて、電場・磁場・光・圧力などの外的刺激による電子相制御が重要となってきている。しかしながら、不揮発性と可逆動作を伴う相制御の研究は初期段階にあり、その理解は未だ不十分である。本研究では、遷移金属酸化物の不揮発かつ可逆的な電子相制御の確立を目的としている。この目標達成のために一次相転移物質を使用する。これは、構造変化を伴うことで基底状態と遷移状態の双安定化が達成されるためである。特に、電界による一次相転移の制御技術の確立とその原理解明に主眼を置き、数ボルトの低電圧による光学特性の可逆的巨大応答を目指す。1.新たに開発したフッ化マグネシウム（MgF2）基板上に高品質なエピタキシャル二酸化バナジウム（VO2）薄膜を堆積することに成功した。フッ化マグネシウム基板は、従来から用いられている二酸化チタン（TiO2）基板と比較して光学特性が優れているため、光学デバイスの開発に適している。また、フッ化マグネシウム基板は二酸化チタン基板より大きな歪みを二酸化バナジウム薄膜に掛けることができ、金属‐絶縁体転移の歪み制御という観点からも重要である。2.2. 二酸化バナジウムの電界効果トランジスタ構造を作製し、ゲート電圧によって二酸化バナジウムの透過率が大幅に変調することに成功した。二酸化バナジウムはサーモクロミック材料としての開発が進められているが、エレクトロクロミック特性を利用した能動デバイスとしての応用に本研究が役立つものと期待する。
2: おおむね順調に進展している
目標であった電界効果トランジスタの作製と電界誘起相転移の観測に成功した。また、二酸化バナジウムにおける電界効果誘起相転移の光学的評価・結晶構造評価は一部前倒しで研究を遂行した。
電界効果誘起相転移の原理については、未知数の部分も多く、静電的原理・化学反応による現象の両方が提案されている。今後は、電子相転移前後での組成分析等の手法も取り入れメカニズム解明についても注力する。
研究実施計画の一部に変更が生じたため。分析依頼費と電気特性評価装置の購入に充てる予定である。
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Japanese Journal of Applied Physics
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