Thermal conductivity switching by electric-field induced 2D-3D structural phase transition

通过电场诱导 2D-3D 结构相变进行热导率切换

• 批准号: 22K18881
• 负责人: 片瀬 貴義
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18881/
• 关键词: 熱伝導率; 構造転移; 薄膜トランジスタ

初年度は、層状2DSnSeと岩塩型3DPbSeの非平衡固溶体(Pb1-xSnx)Seについて、エピタキシャル薄膜の作製とキャリア輸送特性の評価を行い、次いで薄膜トランジスタの試作まで行った。まず、パルスレーザー堆積法によりPbSeエピタキシャル薄膜/SnSe多結晶膜の2層膜をMgO(001)単結晶基板上に成膜させた。その後、Ar雰囲気の石英ガラス管に封入して、高温で固相反応させた後に急冷し、高温非平衡相(Pb1-xSnx)Seを室温に凍結させた。各PbSe/SnSe膜の成長条件と熱処理温度を最適化することで結晶配向性を大きく向上させることができた。また、Sn組成xの増加に伴って2D-3D構造転移温度が上昇し、最大で5桁を超える巨大な抵抗変化を示す(Pb1-xSnx)Seエピタキシャル薄膜を作製することに成功した。X線回折の温度依存性から、室温では3D構造相の分率が100%であったのに対して、降温とともに3D構造から2D構造へ相転移し、20Kでの2D構造の相分率は92%に到達した。その後、140Kまで昇温すると再び3D構造へ転移して元の相分率に戻ることが分かった。次に、相境界組成の(Pb0.5Sn0.5)Se薄膜を用いた薄膜トランジスタを作製した。具体的には、メタルマスクを用いて(Pb0.5Sn0.5)Se薄膜の活性層を形成し、イオン液体をゲート絶縁層とする強電界印加が可能な電気二重層トランジスタを作製した。負のゲート電圧を印加することで、約3桁抵抗が減少し、電圧をOFFすることで元に戻ることが確認され、印加電圧の大きさによって抵抗変化率を制御できることが分かった。

Early annual は, layer 2 dsnse と rock salt type 3 dpbse の non-equilibrium solid solution (Pb1 - xSnx) Se に つ い て, エ ピ タ キ シ ャ ル film の cropping と キ ャ リ ア transportation の review 価 を line い い, times で film ト ラ ン ジ ス タ の attempt ま で line っ た. ま ず, パ ル ス レ ー ザ ー accumulation method に よ り PbSe エ ピ タ キ シ ャ ル / SnSe crystal film の 2 membrane を MgO style (001) 単 crystal substrate に film-forming さ せ た. After そ の, Ar 雰 囲 気 の quartz ガ ラ ス し sealed tube に て, high temperature solid instead 応 で さ せ た に after quenching し, high temperature (Pb1 - xSnx) Se non equilibrium phase を freezing room temperature に さ せ た. The PbSe/SnSe films の growth conditions と hot 処 reason temperature を optimization す る こ と を で crystallization with the sex き く upward さ せ る こ と が で き た. ま た, Sn x の raised plus に with っ て 2 d to 3 d structure planning to move 5 girder temperature rising が し, maximum で を super え る huge な resistance - the を shown す (Pb1 - xSnx) Se エ ピ タ キ シ ャ ル film を cropping す る こ と に successful し た. X-ray inflexion の temperature dependency か ら, room temperature で は 3-d tectonic facies の fraction 100% が で あ っ た の に し seaborne て, cool と と も に 3 d structure か ら 2 d structure planning へ phase shift し, 20 k で の 2 d structure の divided は 92% に reach し た. そ の, after 140 k ま で warming す る と び again 3 d structure へ planning move し て yuan の phase fraction に 戻 る こ と が points か っ た. Subphase に and phase boundary composition of <s:1> (Pb0.5Sn0.5)Se thin films を are fabricated from トラ た ジスタを thin films トラ ジスタを ジスタを た. Specific に は, メ タ ル マ ス ク を with い て (Pb0.5 Sn0.5) Se film を form し の active layer, イ オ ン liquid を ゲ ー ト never try layer と す る heavy current world Inca が may な electric 気 bilayer ト ラ ン ジ ス タ を cropping し た. Negative の ゲ ー ト electric 圧 を Inca す る こ と で, about 3 girder が reduce し resistance, electric 圧 を OFF す る こ と で yuan に 戻 る こ と が confirm さ れ, Inca electric 圧 の big き さ に よ っ て resistance - percent を suppression で き る こ と が points か っ た.

项目成果

Electronic property of metastable rock-salt type (Sn,Ca)Se thin film with the 180o rotational domain structure

180o旋转畴结构亚稳岩盐型(Sn,Ca)Se薄膜的电子特性

• 发表时间: 2022
• 作者: ホシンイ;チェン ジンシュアイ;片瀬貴義;井手啓介;平松秀典;細野秀雄;神谷利夫
• 通讯作者: 神谷利夫

High-Mobility Metastable Rock-Salt Type (Sn,Ca)Se Thin Film Stabilized by Direct Epitaxial Growth on a YSZ (111) Single-Crystal Substrate

通过在 YSZ (111) 单晶衬底上直接外延生长稳定的高迁移率亚稳态岩盐型 (Sn,Ca)Se 薄膜

• DOI: 10.1021/acsami.2c01464
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Appl. Mater. Interfaces
• 影响因子: 9.5
• 作者: Xinyi He;Jinshuai Chen;Takayoshi Katase;Makoto Minohara;Keisuke Ide;Hidenori Hiramatsu;Hiroshi Kumigashira;Hideo Hosono;and Toshio Kamiya
• 通讯作者: and Toshio Kamiya

reserachmap

研究图