Elucidation of peculiar strain sensitivity of strongly correlated electronic nanomaterials and creation of giant mechanical-electrical response

点击翻译按钮获取中文摘要

力学的刺激が生み出す物性変化は、センサ、メモリ、振動発電など多様な用途に応用でき、マテリアル革新力強化の重要課題の一つでSociety5.0を支えるナノテクノロジーとなり得る。本研究では、電子の強相関性から巨大な機械-電気応答性を潜在的に持つ金属酸化物のナノ材料を対象とし、ナノ構造試料へのひずみ印加オペランド構造・物性評価実験を通じて、応力⇔変形構造⇔変調物性の相互関係の解明、ゲージ率1000以上という機能創出を目的とし、2022年度は、・4点曲げ負荷試験システムの開発、・開発した負荷試験システムで、歪勾配印加家でのオペランド構造および電気測定の実施、を行った。凹型、凸型で0.01%までの歪勾配を試料に直接印加可能な歪印加治具を実現し、高精度かつ可逆的で定量的に歪み量を制御した負荷印可オペランド特性評価装置を実現した。独自の歪印加装置を用いて、典型的な相転移材料であるVO2の薄膜、マイクロ構造試料に対し歪み負荷での伝導特性評価を行った。100μｍサイズの薄膜から、2μmまでサイズを低下させた試料に対して試験を行ったところ、全ての試料で歪勾配により相転移温度の明瞭な変調が実現した。特筆すべきは、転移温度の変調度は試料のサイズが減少するに従って増大し、既報の歪応答性を超えた温度変調が実現した。これはフレクソエレクトリック効果が起因していることを示唆している。また、X線回折法を用いたオペランド構造評価により、歪勾配による構造変形度の3次元方向の分布を評価することができた。これにより、力学-分極-電子自由度が生み出す材料の力学特性と機能の関係の解明へとつなげていく。