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2012年7月29日 (日)

室温において乾電池程度の電圧で電気的性質と結晶構造をスイッチ

室温において乾電池程度の電圧で
電気的性質と結晶構造をスイッチ

平成24年7月26日
RIKEN Research Highlights

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 物質の化学的・物理的性質が一様で均質
な部分(領域)を「相」といい、温度や
圧力などの変化によって異なる相の間を
移動することを「相転移」と呼びます。

 といってもちょっと難しいですね。
 では「水を冷やすと氷になり、加熱する
と水蒸気になるのが相転移」なら、
お分かりになっていただけるでしょうか。

 基幹研究所の研究者らのグループは、
金属であり、電子が多量に存在するにも
かかわらず電気を通さない性質をもつ
「強相関酸化物」を使い、温度や圧力
ではなく、乾電池ほどの小さな電圧で、
その電気的な性質や結晶構造を劇的に変化
させる(相転移させる)ことに成功
しました。

 強相関酸化物は環境の変化に敏感で、
元素を入れ替えたり、磁石を近づけたり、
光を当てたり、圧力を加えたりすると、
相転移を起こして金属のように電気を流す
状態になったり、磁石の性質をおびた状態
に変化したりします。

 しかし、この相転移を電圧で制御した例
はありませんでした。

 研究グループは、強相関酸化物
(二酸化バナジウム)と、固体と電解液
(食塩水のようなもの)の接触面(界面)
にできる帯電した層である「電気二重層」
の大きな電界を利用し、それを
電界効果トランジスタ(FET)に応用した
電気二重層トランジスタ(EDLT)を開発
しました。

 室温で、このEDLTに1Vの電圧を加えた
ところ、二酸化バナジウムの電気抵抗が
約1000分の1以下に減少し、絶縁体から
金属に相転移することが分かりました。

 また、この相転移前後で結晶構造が
大きく変化していることを、
大型放射光施設SPring-8を利用した実験
でとらえました。

 FETは、電圧によって電気抵抗の
スイッチを行う素子ですが、より微細化・
高集積化が望まれており、従来の半導体を
用いた方法では限界があるとされています。

 わずかな電圧で絶縁体と金属、さらには
物質の結晶構造をスイッチできるという
今回の成果は、強相関酸化物を使った
超低消費電力の電子デバイスへの応用に
つながります。

 強相関エレクトロニクスという新分野の
創出もすぐそこに来ています。

報道発表資料へ

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強相関エレクトロニクスね~
いろいろ出てきますね。

>相転移を電圧で制御した例は
>ありませんでした。
新発見のようです。

>超低消費電力の電子デバイスへの応用に
>つながります。
とのことで、期待しましょう。

超低消費電力の電子デバイスでは
スピントロニクスに期待がかかって
いますが、こういう分野もあるんですね。

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