ネットワーク型共同研究拠点を支える 人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス 研究者データベース

物質表面や異種物質の接合界面近傍における厚さ数ナノ㍍の領域は、仕事関数や化学ポテンシャルの差を解消し、熱平衡状態になるため、固体内部とは全く異なる電子状態になり、様々な興味深い電子・イオン伝導特性が生じると期待されます。しかし、機能性酸化物は、従来、セラミックスとして扱われ、その電気伝導性などにはあまり興味を持たれることがありませんでした。機能性酸化物の持つ真のポテンシャルを引出すためには、超精密な薄膜作製技術を駆使して作製される、原子レベルで平坦な表面を有する高品質薄膜が必要不可欠です。

Since the electronic structure at the surface and/or interface (several nanometers in thickness) of materials is completely different from the solid interior due to the differences of the work functions and chemical potential, surface and/or interface exhibits a variety of interesting electronic / ionic conductivity. However, electrical properties of functional oxides have not been utilized so far due to the lack of high-quality epitaxial films. High-quality epitaxial films with atomically flat surface, which can be fabricated by ultra-precise film growth technique, are necessary to extract their intrinsic potential.

機能性酸化物の表面・界面で起こる興味深い現象を、単結晶薄膜を用いて解き明かし、モデル化することによる新しい材料設計指針の提案を目指しています。これまでに、酸化物人工超格子や電界効果トランジスタの二次元電子ガスなどの電子輸送特性、特に熱電効果について調査してきました。最近はイオン輸送にも興味を持ち、薄膜作製スキルを活かして異種接合界面を作製し、界面におけるイオン伝導の研究を開始したところです。将来役に立つ全固体薄膜デバイスの実現を目指します。

We propose novel material design concept of functional oxides by using high-quality epitaxial films, which enable us to clarify interesting phenomenon at the surface and/or interface. Electron transport properties, especially Seebeck effect, of two-dimensional electron gases in oxide superlattices and field effect transistors have been investigated so far. We are now focusing on ionic conductivity at heterointerfaces to realize all solid-state thin film devices near future.