2024/06/20
国立大学法人東北大学
慶應義塾大学
擬一次元ファンデルワールス物質（quasi 1D-vdW）は、その独特な一次元原子鎖構造によって量子効果を増幅し、従来の二次元物質とは異なる特性を示します。特にZrTe5は、そのディラック半金属およびワイル半金属としての性質や、異常な量子現象、高い熱電性能などで注目されています。これらの特性を実用的な半導体デバイスに応用するために、大面積なZrTe5薄膜の成膜手法が求められています。
東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の双逸助教と須藤祐司教授（大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻 兼 東北大学材料科学高等研究所）並びに東北大学グリーン未来創造機構グリーンクロステック研究センターの齊藤雄太教授と東北大学大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻の安藤大輔准教授、慶應義塾大学理工学部のポール フォンス教授らの研究グループは、半導体産業で一般的なスパッタリング法を用い、アモルファス相から結晶相への相変化を利用することで、大面積なZrTe5薄膜を製造できることを実証しました。この相変化により、薄膜の抵抗率は4桁もの大幅な減少を示し、光学バンドギャップも大幅に縮小しました。
本成果はZrTe5を含む一次元材料の基礎的理解を深めるとともに、量産可能な製造方法の開発につながります。
本成果は、2024年6月8日に材料科学分野の専門誌 Journal of Materials Science & Technology に掲載されました。
【ポイント】
一次元原子鎖が弱い分子間力でつながってできた「擬一次元ファンデルワールス物質（quasi 1D-vdW）」の中で代表的なジルコニウムテルライド（ZrTe5）の大面積薄膜を、従来の剥離方法とは異なる方法で作製する技術を開発しました。
ZrTe5薄膜がアモルファスから結晶相に相変化する際、大きな電気と光学特性変化を示すことを発見しました。
quasi 1D-vdW薄膜の開発により、電子デバイスや光学デバイスなどの微細化限界を突破することが期待されます。
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