2019年07月17日

Due to the wide range of electronic, optical, and magnetic properties, transition metal oxides are a fascinating class of materials attracting many researchers’ interest. Among them, VO₂ is of great interest because it shows an abrupt and reversible transition between a low-temperature semiconductor phase and a high-temperature metal phase at about 341K.[1] If the phase transition in VO₂ can be controlled by an electric field, one could make novel field effect transistors (FETs) based on VO₂, which could show higher operation speed and lower power consumption properties than conventional silicon FETs. Here, I aim to fabricate VO₂ FETs using hexagonal boron nitride (h-BN) as a back gate insulator. A previous study has demonstrated the growth of VO₂ films on h-BN, but the film thickness was around 50 nm, which much larger than a screening length.[2] Therefore, in this study, in order to effectively control the VO₂ conductivity electrostatically, I aim to grow ultrathin films with thicknesses of several nanometers on h-BN.

遷移金属酸化物は、幅広い電子、光学、および磁気特性のため、多くの研究者の興味を引く魅力的な種類の材料です。なかでもVO₂は、341K付近で低温の半導体相と高温の金属相との間の急激で可逆的な転移を示すため、非常に興味深いものです。[1]VO₂の相転移を電場で制御できる場合、VO₂をベースにした新しい電界効果トランジスタ（FET）を作ることができ、それは従来のシリコンFETよりも速い動作速度と低い消費電力特性を示すことができます。ここでは、バックゲート絶縁体として六方晶窒化ホウ素（h-BN）を使用してVO₂ FETを製造することを目指しています。これまでの研究では、h-BN上でのVO₂膜の成長が実証されていますが、膜厚は約50 nmであり、これはスクリーニングの長さをはるかに上回ります[2]。 h-BN上に数ナノメートルの厚さの超薄膜を成長させることを目指しています。

1. 2007 J. Phys. Chem. B 111 5101.
2. Sci. Rep., 9, 2857 2019.