単純な酸化処理で層状クロム酸化物薄膜の電気抵抗が20万分の1に！ ー次世代メモリデバイス開発への新たな一歩ー

単純な酸化処理で層状クロム酸化物薄膜の電気抵抗が20万分の1に！ー次世代メモリデバイス開発への新たな一歩ー

2025年10月 1日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科化学専攻　教授　福村知昭

【概要】

迁移金属酸化物には结晶构造や化学组成の违いによって性质が大きく変わる材料が多く存在します。なかでも、酸素の出入り（脱挿入）によって电気抵抗率が大きく変化する材料は、次世代メモリーや高感度センサーなどへの応用が期待されています。

东京都立大学大学院理学研究科の冈大地准教授、大阪大学大学院基础工学研究科のZhaochen Maさん（大学院生）、东北大学大学院理学研究科の福村知昭教授（东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼务）、同大学多元物质科学研究所の组头広志教授（高エネルギー加速器研究机构（KEK）兼务）らの研究グループは、単纯な酸化処理によって室温での电気抵抗率が约20万分の１に激减する新しい酸化物材料を発见しました。

今回、研究グループは、独自の手法によって２次元的な层状构造を取るクロム酸化物Sr₃Cr₂O₇_?δの高品质薄膜の合成に成功しました。この薄膜は、合成直后は电気をほとんど流さない状态でしたが、空気中で加热すると酸素が结晶に取り込まれ、电気抵抗率が约20万分の１に减少しました。この変化の大きさは、従来の３次元的な构造を持つ同様のクロム酸化物に比べて600倍以上にのぼります(図１)。さらに电子状态を详しく调べたところ、酸素が抜ける位置とクロムのイオン価数という２つの要素がこの材料中を流れる电子の动きに强く影响していることが分かりました。これらの影响が重なった结果、非常に大きな电気抵抗の変化が実现されたと考えられます。本研究は、今后さらに需要が高まると予想される抵抗変化材料の开発において材料设计の指针を与えるものと期待されます。

図1. 従来材料SrCrO_3?δと本研究で合成した厂谤₃Cr₂O_7?δの酸素挿入前后の结晶构造と抵抗変化比。

【论文情报】

タイトル：Oxidation-Induced Giant Resistivity Change Associated with Structural and Electronic Reconstruction in Layered Sr₃Cr₂O_7?δ Epitaxial Thin Films
著者名：Zhaochen Ma, Daichi Oka*, Shintaro Fukuda, Daisuke Shiga, Koichi Harata, Hiroshi Kumigashira, and Tomoteru Fukumura　*Corresponding author
雑誌名：Chemistry of Materials
DOI:

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