研究活動

先端物質創成 | 量子ビーム分光 | 量子相制御 | 理論物質設計

先端物質創成

酸化物ヘテロ構造における量子ホール効果

量子ホール効果は従来、GaAsなど非常に清浄な半導体界面でのみ観測されてきた量子効果である。酸化物の中でも、ZnOは現在、薄膜成長技術の発展により、GaAsと肩を並べるほど清浄な界面が得られる。このようなZnO中では、二次元電子はGaAs中よりも強く相互作用するため、非常に電子相関の強い電子系での量子ホール効果が観測できる。その結果、ZnOにおいて特異的な量子ホール状態が初めて観測された。

酸化物薄膜を用いた電気二重層トランジスタ


酸化物は従来の半導体とは異なり、超伝導や磁性、強誘電性など多様な物性を示すことが特徴である。そのような物性はキャリア濃度に非常に敏感である。電気二重層を持つイオン液体をゲート絶縁体とする電界効果型トランジスタを、酸化物薄膜を用いて作製し、キャリア濃度変調による物性制御を行っている。近年では、超伝導・磁性の誘起や強誘電体におけるトランジスタ動作に成功した

磁性酸化物における量子相開拓

酸化物磁性半導体は単純な強磁性や反強磁性以外にも非共面的なスピン配置など、特異な磁性を示す物質が多く存在する。さらに、伝導電子はそのようなスピン配置に非常に敏感に影響を受けるため、スピンと伝導電子の相互作用の研究を行っている。近年ではバルクでは存在しないペロブスカイト型の磁性金属EuMoO3の作製に成功した。さらに、スピン軌道相互作用の強いIrを含むパイロクロア酸化物の作製に成功し、未だ観測例のない量子相の観測を目指している。