単純酸化処理で新たな材料が実現！次世代メモリーへの貢献

研究の新成果：次世代メモリーの期待材料が登場

東京都立大学大学院理学研究科の岡大地准教授を中心とした研究グループが、単純な酸化処理を用いることで、驚くべき電気抵抗の変化をもたらす新しい材料を発見しました。この材料は、次世代メモリーや高感度センサーなど幅広い応用が期待されている遷移金属酸化物の一種、その名もクロム酸化物Sr3Cr2O7-δです。

新たな酸化物材料の発見

この研究の特徴は、独自の手法で2次元層状構造を持つクロム酸化物薄膜の高品質合成に成功したことです。合成直後の薄膜はほとんど電気を流さない状態でしたが、空気中で加熱した際に酸素が結晶に取り込まれ、驚くべきことに電気抵抗率が約20万分の1まで激減しました。この変化は、従来の3次元構造の同類材料に比べて600倍以上の大きさです。この研究により、材料設計の新たな指針が提供されることが期待されています。

研究のポイント

この成果の中で特に注目すべきは、2次元的な層状構造を持つクロム酸化物が、酸素を欠損していても電気抵抗率を大幅に低下させた点です。パルスレーザー堆積法を駆使して作成したこの薄膜は、添加された酸素の効果により瞬時に電気的特性が劇的に変化し、高性能な機能性材料へと進化しました。

機能性材料としての可能性

遷移金属酸化物はその特性から、多様な応用が期待されます。電子相関効果によって性質が大きく変化するため、温度や圧力、電場などの影響を受けやすいという特性を持っています。この研究では、酸素の入れ替えによって電気特性をコントロールできることが示されており、この性質を活かした高感度センサーや次世代メモリーの開発が期待されています。

研究の背景

これまでの研究では、3次元的なペロブスカイト型構造を持つ材料で大きな抵抗変化比を示していることが知られていましたが、デバイス化した際には抵抗変化が抑制されるため、より大きな抵抗変化が求められてきました。本研究は、層状ペロブスカイト型酸化物の特性を最大限に引き出す新たな材料として、次世代デバイスの開発に寄与することが期待されています。