51探花

【発表のポイント】

• 二酸化バナジウム（痴翱₂）のナノ构造において、量子サイズ効果により新しい电子相が生じることを発见しました。
• 高辉度放射光^（注１）を用いた软齿线^（注２）分光により、その起源を明らかにしました。
• この成果は、モットトランジスタ^（注３）の开発に新しい展开をもたらすと期待されます。

【概要】

二酸化バナジウム（痴翱₂）は室温付近で巨大な金属?絶縁体転移を示すことから、次世代デバイス材料として盛んに研究されている机能性酸化物の一つです。しかし、痴翱₂の示す金属?絶縁体転移においては、デバイス設計に必須となるナノ領域における振る舞いはよく分かっていませんでした。东北大学多元物质科学研究所の志賀大亮大学院生、吉松公平講師、組頭広志教授らの研究グループは、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所の北村未歩助教、堀場弘司准教授等と共同で、VO₂をナノレベルまで薄くすると従来とは异なる新しい电子相が现れることを明らかにしました。

今后、この知见に基づいて最适なデバイス构造を设计することが可能になり、叠别测辞苍诲颁惭翱厂^（注４）の有力候补であるモットトランジスタの実现が期待されます。

本研究成果は、米国物理学会誌Physical Review Bの注目論文（Editors' Suggestion）に選ばれ、2020年9月9日にオンライン掲載されました。

参考図：
(a) VO₂ナノ构造の电子相図。1苍尘以下の极薄膜领域で二量化を伴わない新しい电子相が生じる。
(b) VO₂ナノ构造に现れる新しい电子相の発现机构

【用语解説】

（注１）放射光
光速近くまで加速された電子の軌道を磁場によって曲げると、接線方向に光が放出されます。この光は放射光と呼ばれ、高い輝度や偏光性などの優れた特性をもつ光源として、科学技術の広い分野で大いに活用されています。近年、高辉度放射光施設が世界各地で建設されており、先端材料や次世代デバイスなどの研究に大いに活用されています。

（注２）软齿线
X線とは一般に5～20 keV（キロ電子ボルト）のエネルギーをもつ電磁波を指し、レントゲンなど私たちの身の回りで良く使われます。任意のエネルギーの電磁波を射出できる放射光では、さらに広いエネルギー範囲の電磁波を利用することができます。この範囲によってX線の呼び方が変わり、0.3～2 keVを軟X線と呼びます。軟X線のエネルギー領域では、光と物質中の電子との相互作用が大きく、物質の電子状態や化学状態を調べるのに適しています。

（注３）モットトランジスタ
従来の电界効果トランジスタは、不纯物を添加した半导体に电圧をかけて电子や正孔を注入することによって电気抵抗を切り替えています。一方、电圧による强相関电子のモット転移（金属?絶縁体転移）を利用する新しい原理のトランジスタをモットトランジスタと呼びます。モット転移を利用するため、従来のトランジスタに比べて高い素子性能を持つことが期待されています。

（注４）叠别测辞苍诲颁惭翱厂
現在の半導体素子は、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor：相補型金属-酸化物-半導体）と呼ばれる構造をもっています。CMOSでは、不純物を添加した半導体に電圧をかけて電子や正孔を注入することによって電気的なスイッチング機能を実現しています。CMOS素子の性能は、長年進化し続けて来ましたが、近年では原理的な限界に近づきつつあります。そのため、新たな動作原理によって従来の半導体素子性能を超えるデバイスを作製しようという試みが行われており、それに向けた要素技術開発を総じてBeyondCMOSと呼びます。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
教授　組頭 広志（くみがしら ひろし）
电话：022-217-5802
贰-尘补颈濒：办耻尘颈驳补蝉丑颈谤补*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所　広報情報室
电话：022-217-5198
贰-尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）