- 発表者
- 滝川 潤（田中研）
- 指導教員
- 山本 真人
- Title
- Ionic liquid gating of VO2 with a hBN interfacial barrier
- Abstract
-
Vanadium dioxide (VO2), an archetypical strongly correlated oxide, is well known to show an ultrafast metal-insulator transition (MIT) accompanied with a huge resistance change at room temperature. If the MIT of VO2 could be induced by electrostatic carrier doping, a realization of an innovative FET, which shows much steeper on/off switching than conventional ones, could be envisioned. However, in order to induce the MIT of VO2, a carrier density of ～1014 cm-2 is need, which cannot be attained using conventional solid-state gate dielectrics. Recently, instead of solid-state dielectrics, ionic liquids have attracted attention as high-dielectric materials that can be used to induced a high carrier density of ～1015 cm-2 [1]. However, a previous study has shown that ionic-liquid gating of VO2 results in a chemical reaction at the interface and, hence, the suppression of the MIT of VO2 [2].
Therefore, in the present study, we will introduce, at the interface of VO2 and an ionic liquid, hexagonal boron nitride (hBN) that is a two-dimensional insulator with the excellent impermeability for ions. By ionic-liquid gating with hBN as an interfacial barrier, we aim to obtain a high carrier density in VO2 without a chemical reaction and, ultimately realize innovative FETs based on VO2. In this presentation, I will explain the outline and progress of my research, and the future plan.
- タイトル
- 六方晶窒化ホウ素によって表面保護したVO2のイオン液体ゲーティング
- 概要
-
強相関電子系酸化物の一種である二酸化バナジウム(VO2)は室温近傍において、巨大な抵抗値変化を伴う超高速金属－絶縁体相転移(Metal-Insulator Transition : MIT)を引き起こすことで知られている。VO2の金属－絶縁体相転移を電場の印可に伴うキャリア注入によって引き起こすことが可能となれば、従来の電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor : FET）を超える急峻さでオン・オフスイッチする革新的なFETの実現が見込まれる。しかし、VO2の金属－絶縁体相転移を誘起するためには～1014 cm-2程度のキャリア注入量が必要とされており、このような高いキャリア濃度を達成することは一般的な固体誘電体を用いては困難である。そこで近年、固体誘電体に代わる高誘電性材料としてイオン液体が注目されている。イオン液体とはイオンから成る液体性の塩のことで、これを誘電体として利用すると1015 cm-2に及ぶキャリア注入が可能となる [1]。しかしながら過去の研究において、イオン液体を通してVO2に電場を印可するとその界面において化学反応が起こり、VO2の金属－絶縁体相転移が妨げられるという結果が報告されている[2]。
そこで本研究では、イオン液体とVO2との間に原子レベルの薄さにおいてもイオンに対して優れた不透過性を示す二次元絶縁体六方晶窒化ホウ素を挿入することを考える。六方晶窒化ホウ素を界面バリア層として利用することで、VO2とイオン液体との界面における化学反応を抑えつつVO2への巨大なキャリア注入を実現し、最終的にVO2の金属－絶縁体相転移を利用した新奇FETの創出を目指す。本発表では研究の概略と進捗状況、今後の予定について説明する。
- References