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や低炭素社会実現を目的に、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、超伝導体、高効率熱電変換材料などの新機能材料の開発
2) 次世代パワエレ半導体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と新原理コンピューティング基盤の構築
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
2) 次世代パワエレ半導体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と新原理コンピューティング基盤の構築
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）
- パルスレーザー堆積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
- H. Yamada, S. Dhongade, Y. Toyosaki, H. Matsuzaki, A. Sawa, "Electroresistance in all-oxide RuO2/Hf0.5O2/ITO ferroelectric tunnel junctions", ACS Applied Electronic Materials,6, 1292 (2024).
- T. Ito, Y. Tomioka, F. Rackerseder, M. Traub, D. Hoffmann, "Growth of β-Ga2O3 crystal with a diameter of 30 mm by laser-diode-heated floating zone (LDFZ) method", Journal of Crystal Growth 634, 127673 (2024).
- T. Ogasawara, "Time-Resolved Vector-Field Imaging of Spin-Wave Propagation in Permalloy Stripes Using Wide-Field Magneto-Optical Kerr Microscopy", Physical Review Applied 20, 024010 (2023).
- H. Inoue, H. Tamura, A. Kitoh, X. Chen, Z. Byambadorj, T. Yajima, Y. Hotta, T. Iizuka, G. Tanaka, I. H. Inoue, "Long-time-constant leaky-integrating oxygen-vacancy drift-diffusion FET for human-interactive spiking reservoir computing",2023 IEEE Symposium on VLSI Technology and Circuits (VLSI Technology and Circuits) (2023)
- Y. Tomioka, N. Shirakawa, I. H. Inoue, "Superconductivity enhancement in polar metal regions of Sr0.95Ba0.05TiO3 and Sr0.985Ca0.015TiO3 revealed by systematic Nb doping",npj Quantum Materials,7,111 (2022).
- K. Shibuya et al.,“Epitaxial growth and polarized Raman scattering of niobium dioxide films”, AIP Advances 12, 055103 (2022).
- 山田浩之、他、特許第6813844号「トンネル接合素子及び不揮発性メモリ素子」
- 山田浩之、他、特許第6479480号「ペロブスカイト酸化物薄膜の作製方法およびこれを利用したメモリ素子」
- 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」