東工大,相境界を人工的に形成し電気抵抗率を操作

東京工業大学は,2次元(2D)構造と3次元(3D)構造を人為的に制御することで,電気抵抗率が3桁スイッチする新材料を開発した(ニュースリリース)。

材料の電子機能は結晶構造の次元性に強く依存する。そのため,結晶構造を人為的に制御できれば,大きな電子構造変化を伴う巨大な電気特性スイッチになると期待できる。しかし,強固で等方的な結合からなる無機結晶では,温度変化により構造の次元性まで大きく変化する例はこれまでなかった。

研究では,高温固相反応法と急冷処理を組み合わせた薄膜合成法により,2D層状構造を持つセレン化スズと3D岩塩型構造を持つセレン化鉛の固溶体を作製し,自然材料では存在しない2D-3D構造の相境界を人工的に形成することに成功した。

この固溶体では,温度を変えることによって3D構造から2D構造へ可逆的に転移し,バンドギャップのない金属からギャップが開いた半導体へ変化するために,電気抵抗率が3桁増加することを明らかにした。

従来の固溶体(混晶)半導体には,主に結晶構造は同じだが,電子構造の異なる半導体材料系を固溶させて,バンドギャップや電気特性を連続的に変調させることで,半導体デバイスを高性能化させてきた歴史がある。

一方,研究では構造次元性が異なる無機結晶系を固溶体化させ,結晶構造を人為的に制御するという,全く新しいアイデアを採用した。この研究では,結晶構造や化学結合が異なる無機結晶の固溶体系で人工的に相転移させられること,またそれにより大きな物性変化が起こることが明らかになった。

研究グループは,こうした成果は今後,さまざまな材料系や結晶構造系において,結晶構造の制御によって特性を大きくスイッチさせることができる新機能材料の開発につながるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【解説】AIで「シリコンサイクル」は変わるのか

    半導体市場はこれまで、需要増を受けた増産が供給過剰を招き、価格下落や設備投資の抑制につながる「シリコンサイクル」を繰り返してきた。ところが生成AIの急速な普及によって、この波の形が変わる可能性が出てきた(関連記事)。 A…

    2026.08.12
  • ニコン、新型アライメントステーションを発表 半導体露光工程を高度化

    ニコンは、半導体製造の露光プロセスにおいて高い精度と生産性を実現する新型アライメントステーション「Litho Booster 1000」を2027年1月に発売する(ニュースリリース)。同製品は、従来機種と比較して計測精度…

    2026.07.30
  • 半導体市場1兆ドル到達は4年前倒し SEAJが製造装置需要を上方修正

    日本半導体製造装置協会(SEAJ)は、2026年度から2028年度までの半導体・FPD製造装置の需要予測を発表した(ニュースリリース)。半導体製造装置の日本製装置販売高は、AIサーバー向け先端ロジックへの旺盛な投資や、広…

    2026.07.06
  • ギガフォトン,九州事務所にトレーニング用レーザー導入 半導体リソグラフィ用光源のサポート体制を強化

    ギガフォトンは、2026年6月に九州事務所内へトレーニング用レーザーを導入し、顧客サポート体制を強化すると発表した(ニュースリリース)。 近年、AI需要の拡大を背景に半導体産業の成長が続いており、今後も半導体関連投資の増…

    2026.05.29
  • 【解説】北海道発の光電融合パッケージ技術、半導体競争力強化の鍵となるか

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)が進める光電融合型パッケージ技術の研究開発は、日本の半導体戦略において重要な転換点を示している。ポスト5G時代におけるデータ通信量の爆発的増大と電力消費の課題に対し、電気…

    2026.05.05

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア