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

  • 浜松ホトニクス、内部加工型レーザダイシング技術で文科大臣表彰を受賞

    浜松ホトニクス、内部加工型レーザダイシング技術で文科大臣表彰を受賞

    浜松ホトニクスは、令和8年度「科学技術分野の文部科学大臣表彰(科学技術賞・開発部門)」において、「内部加工型レーザダイシング技術の開発」で受賞したと発表した(ニュースリリース)。 同表彰は、社会経済や国民生活の発展に寄与…

    2026.04.17
  • LSTC、光電融合を加速する半導体パッケージ技術開発に着手

    技術研究組合 最先端半導体技術センター(LSTC)は、NEDOの「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」において、「光電融合を加速する半導体パッケージング技術開発と先端後工程拠点形成」が採択されたと発表した(ニ…

    2026.04.14
  • OFC2026、AI需要が牽引する光電融合技術の最前線、過熱の中で見える次の課題

    OFC26(会期:2026年3月15日~19日/ロサンゼルス・コンベンションセンター)は会期2日目(現地時間3月18日)を迎え、展示会場とカンファレンスは引き続き強い熱気に包まれていた。初日のレポートでも触れた通り、生成…

    2026.03.19
  • AIインフラを支える光技術が集結、OFC 2026開幕―光電融合と巨大投資が示す新局面

    光通信分野で世界最大級の国際イベント「OFC 2026」が米国ロサンゼルス・コンベンションセンターで開幕した。会期は2026年3月19日(米国時間)までで、カンファレンスは15日から行なわれているが、展示会は17日にスタ…

    2026.03.18
  • 【解説】オキサイド、半導体後工程向けレーザー加工装置事業を強化

    オキサイドは、台湾のレーザー微細加工装置メーカーBoliteと業務提携に関する基本合意を締結し、半導体後工程向けレーザー加工装置事業の強化に乗り出す。これまで同社は深紫外レーザーなどの光源技術を活かし、主に半導体前工程の…

    2026.03.17

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア