金属/絶縁体相転移界面におけるフォノン散乱挙動の解明

本研究の目的は，金属/絶縁体界面におけるフォノン散乱挙動の解明である．金属/絶縁体界面をつくる手法としては，二酸化バナジウム(VO2)とタングステンドープしたVO2（W-VO2）を用いる．VO2は室温付近で可逆的な相転移をする材料であり，相転移温度以下では絶縁体(単斜晶)，相転移温度以上では金属(正方晶)となる．また，VO2にWをドープすると相転移温度が低下する．VO2とW-VO2の積層体(VO2/W-VO2)では，両材料の異なる相転移温度に起因して，ある温度範囲において積層界面が金属/絶縁体界面となる．金属/絶縁体界面でフォノン散乱が起きるとすると，この温度範囲において素子の熱抵抗が増加し，熱が流れづらくなる．つまり，ある温度範囲だけ高い熱抵抗を示す素子が作製できる．本技術が確立すれば，熱レギュレータ（温度を一定に保つ素子），熱ダイオード（熱流を整流する素子）を容易に設計できる．また，熱レギュレータ，熱ダイオードとしての性能も積層数を変更することで制御できる．本年度は昨年度に続きRFマグネトロンスパッタリングを用いてVO2/W-VO2積層体および各材料の単相素子の作製を行った．作製した積層素子に金属/絶縁体界面があると熱抵抗が増加することも確認できた．ただし，作製した素子および測定回数が少ないため，再現性を確認する必要がある．特に積層膜に金属/絶縁体界面が生じている事を実験的に確かめる必要がある．そこで最終年度は，各温度で光の反射率，透過率を測定し，光物性の変化から界面の有無を明らかにする．光物性の測定を基に界面が生じる条件を特定し，熱伝導率を測定することで界面の熱抵抗を明らかにする．

本研究の目的は，金属/絶縁体界面におけるフォノン散乱挙動の解明である．金属/絶縁体界面をつくる手法としては，二酸化バナジウム(VO2)とタングステンドープしたVO2（W-VO2）を用いる．VO2は室温付近で可逆的な相転移をする材料であり，相転移温度以下では絶縁体(単斜晶)，相転移温度以上では金属(正方晶)となる．また，VO2にWをドープすると相転移温度が低下する．VO2とW-VO2の積層体(VO2/W-VO2)では，両材料の異なる相転移温度に起因して，ある温度範囲において積層界面が金属/絶縁体界面となる．金属/絶縁体界面でフォノン散乱が起きるとすると，この温度範囲において素子の熱抵抗が増加し，熱が流れづらくなる．つまり，ある温度範囲だけ高い熱抵抗を示す素子が作製できる．本技術が確立すれば，熱レギュレータ（温度を一定に保つ素子），熱ダイオード（熱流を整流する素子）を容易に設計できる．また，熱レギュレータ，熱ダイオードとしての性能も積層数を変更することで制御できる．本年度は昨年度に続きRFマグネトロンスパッタリングを用いてVO2/W-VO2積層体および各材料の単相素子の作製を行った．作製した積層素子に金属/絶縁体界面があると熱抵抗が増加することも確認できた．ただし，作製した素子および測定回数が少ないため，再現性を確認する必要がある．特に積層膜に金属/絶縁体界面が生じている事を実験的に確かめる必要がある．そこで最終年度は，各温度で光の反射率，透過率を測定し，光物性の変化から界面の有無を明らかにする．光物性の測定を基に界面が生じる条件を特定し，熱伝導率を測定することで界面の熱抵抗を明らかにする．