メゾスコピック物質科学研究室

Mesoscopic Materials Science Laboratory

連携先:パナソニック テクノロジーイノベーション本部

研究室概要

当研究室では、メゾスコピック領域における新しい物理現象、特に薄膜の形態にすることで発現する新奇物性の開拓、およびそのデバイス化に関する研究を行っています。具体的には、機能性酸化物に代表される強相関電子系材料を研究対象として取り扱い、薄膜の特徴を活かした新奇物性の探索と、その機能を利用した高性能デバイス実現に係る研究開発を行っています。機能物性としては、強誘電性、強磁性、超伝導、熱電変換、光電変換、イオン伝導、電気化学現象などを対象とし、図1に示すような原子層レベルで制御を行ったメゾスコピック材料の合成と新機能創出の検証を通して、研究を推進しています。

 

主な研究分野

電気化学・イオントロニクス材料研究

 原子層が単結晶的に配列したエピタキシャル固体電解質の積層構造を作製し、固体中におけるイオンの基礎的な振る舞いや、電気化学反応への寄与の解明を目指した研究を進めています。具体的には固体電解質内に形成される電気二重層を利用した固体イオントロニクスデバイス(図2)を作製し、イオンと電子の相互作用に起因する新奇物性発現を目指した研究を行っています。

スピン・強相関エレクトロニクス材料研究

メゾスコピックレベルで発現する強相関系材料の機能解析を基に、従来の電子デバイスにはない電子とスピンの相互作用に着目した新デバイスの創出を目指しています。この種の材料は自己組織的に層状構造が成長しやすいため、薄膜技術の特徴を活用することで図3に示した傾斜積層等の特異な構造構築が可能となり、非対角熱電効果のような新現象に基づく新しいデバイス実現の研究を行っています。

 

研究設備

スパッタ成膜装置、レーザーアブレーション成膜装置、原子層堆積装置、真空蒸着機、電界放射型走査電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、熱処理炉、エッチング装置、物理特性測定装置、熱電性能測定装置、デバイス電気特性測定装置など

 

共同研究・社会活動など

・ホスト研究室の 情報機能素子科学研究室 と共同で研究を推進

・国内外の研究機関と先端材料/デバイスに関する共同研究を実施

・所属学会:応用物理学会、日本セラミックス協会、電気化学会など

 

トピックス

 最近の出来事、掲載論文など

 

 

図1.原子層レベルの積層制御薄膜

 

図2.エピタキシャル積層構造の

固体イオントロニクスデバイス

 

図3.薄膜化技術により傾斜積層構造を実現

した強相関電子系熱電デバイス