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グループ概要


強相関エレクトロニクスグループ

研究目標
情報通信技術のイノベーション創出を目的に、革新的な先端デバイスの開発に向けた技術基盤の確立を目指して研究開発を進めています。具体的には、強相関電子材料の特長である電気的、磁気的、光学的な特性が劇的に変化する電子相転移を、電場、磁場、光などの外場で制御する技術などを開発しています。

重点研究
1) 磁性を電圧で制御できるマルチフェロイックス、抵抗変化が数桁にも及ぶ巨大磁気抵抗物質、高効率熱電変換材料などの新機能材料の開発
2) β-Ga2O3の高純度・低欠陥・大型単結晶作製技術の開発
3) 強相関電子系の金属‐絶縁体転移(モット転移)を電界で制御するモットトランジスタ、強誘電体の分極反転を動作原理とする新しい抵抗変化不揮発性メモリ(ReRAM)などのプロトタイプ素子と、それらを用いたニューロモルフィック素子の開発
4) 金属‐絶縁体転移を示す強相関材料とシリコン光導波路を組み合わせた新原理光スイッチの開発
5) 高解像度磁気光学顕微鏡とストロボスコープ法による磁区ダイナミクスの時間分解観察技術の開発

独自開発したレーザダイオードを加熱源とするフローティングゾーン法の結晶育成技術の概念図

フローティングゾーン法の結晶育成技術を用いて作製した室温マルチフェロイック材料ビスマスフェライト(BiFeO3)の大型単結晶

強誘電抵抗変化メモリ素子の概念図と素子断面の走査型透過電子顕微鏡像

強誘電抵抗変化メモリ素子の電圧パルス印加によるデータ書換特性(矢印は強誘電トンネルバリア層の電気分極の方向)


保有技術
・半導体レーザーを用いた高品位酸化物単結晶作製技術(レーザFZ装置)
・パルスレーザー蒸着法による原子レベルで平坦な界面を持つ強相関ヘテロ接合、超格子の作製技術
・金属酸化物など新機能材料のデバイス作製プロセス技術
・高解像度磁気光学顕微鏡

主要特許・論文
・Y. Tomioka et al., “Enhanced superconductivity close to a non-magnetic quantum critical point in electron-doped strontium titanate.”, Nat. Commun, 10, 738 (2019).
・K. Shibuya et al., “Silicon waveguide optical modulator driven by the metal-insulator transition of vanadium dioxide cladding layer”, Opt. Express 27, 4147 (2019).
・H. Yamada et al., “Growth and ferroelectric properties of yttrium-doped hafnium oxide/indium-tin oxide polycrystalline heterostructures with sharp and uniform interfaces”, J. Appl. Phys. 124, 105305 (2018).
・Y. Tomioka et al., “Magnetotransport properties of Eu1-xLaxTiO3 (0 ≤ x ≤ 0.07) single crystals”, J. Phys. Soc. Jpn. 87, 094716 (2018).
・T. Ogasawara,“Improvement in spatial frequency characteristics of magneto-optical Kerr microscopy”, Jpn. J. of Appl. Phys. 56, 108002 (2017).
・伊藤利充,他,特許5181396号「単結晶育成装置および単結晶育成方法」

 強相関エレクトロニクスグループHP