研究課題
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。当該年度では以下の項目について研究を行った。1.フッ化マグネシウム基板上の二酸化バナジウムを用いた電気二重層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抵抗率を大幅に変調させることに成功した。そのトランジスタ動作が不揮発かつ可逆的であることを確認した。ラマン散乱分光によって、電界効果による相転移前後で二酸化バナジウムの結晶構造が変化していることを明らかにした。さらに、組成分析により相転移の原因が二酸化バナジウム中への水素イオンの移動であることを解明した。2.電子・光デバイスへの応用を目指して、Si基板上に二酸化バナジウム薄膜を作製することを試みた。成長中の温度・酸素分圧を制御することで、様々な種類の酸化バナジウム薄膜を堆積させることに成功した。また、単相の二酸化バナジウム薄膜が得られる条件を見出した。
2: おおむね順調に進展している
電界効果による二酸化バナジウムの相転移制御の動作原理を解明することに成功した。また、デバイス応用を目指し、Si基板上に二酸化バナジウム薄膜を成長させる研究を遂行した。
二酸化バナジウムの相転移を利用した光スイッチの開発に注力する。初期段階では、環境温度や加熱によるスイッチ機能実証を行い、最終的には電界効果による光スイッチング現象の観測を目指す。
研究計画の一部に変更が生じたため。
論文校閲費用と論文投稿料に充てる予定である。
すべて 2014
すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)
Japanese Journal of Applied Physics
巻: 53 ページ: 05FF03-1, 3
10.7567/JJAP.53.05FF03
巻: 53 ページ: 071102-1, 5
10.7567/JJAP.53.071102
Physical Review B
巻: 91 ページ: 064101-1, 8
10.1103/PhysRevB.91.064101
