红桃视频

【本学研究者情报】

〇材料科学高等研究所　助教　双 逸

【発表のポイント】

• 一次元原子锁が弱い分子间力でつながってできた「拟一次元ファンデルワールス物质（quasi 1D-vdW）^（注1）」の中で代表的なジルコニウムテルライド（窜谤罢别₅）の大面积薄膜を、従来の剥离方法とは异なる方法で作製する技术を开発しました。
• ZrTe₅薄膜がアモルファスから结晶相に相変化する际、大きな电気と光学特性変化を示すことを発见しました。
• quasi 1D-vdW薄膜の开発により、电子デバイスや光学デバイスなどの微细化限界を突破することが期待されます。

【概要】

拟一次元ファンデルワールス物质（quasi 1D-vdW）は、その独特な一次元原子锁构造によって量子効果^（注2）を増幅し、従来の二次元物质^（注3）とは异なる特性を示します。特に窜谤罢别₅は、そのディラック半金属およびワイル半金属^（注4）としての性质や、异常な量子现象、高い热电性能などで注目されています。これらの特性を実用的な半导体デバイスに応用するために、大面积な窜谤罢别₅薄膜の成膜手法が求められています。

东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の双逸助教と須藤祐司教授（大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻 兼 东北大学材料科学高等研究所）並びに東北大学グリーン未来創造機構グリーンクロステック研究センターの齊藤雄太教授と东北大学大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻安藤大輔准教授、慶應義塾大学理工学部のポール フォンス教授らの研究グループは、半導体産業で一般的なスパッタリング法^（注5）を用い、アモルファス相から结晶相への相変化を利用することで、大面积な窜谤罢别₅薄膜を製造できることを実証しました。この相変化により、薄膜の抵抗率は4桁もの大幅な减少を示し、光学バンドギャップ^（注6）も大幅に缩小しました。

本成果は窜谤罢别₅を含む一次元材料の基础的理解を深めるとともに、量产可能な製造方法の开発につながります。

本成果は、2024年 6月8日に材料科学分野の専門誌Journal of Materials Science Technologyに掲載されました。

【用语解説】

注1. 拟一次元ファンデルワールス物质（quasi 1D-vdW）
一次元原子锁构造を持ち、それぞれの原子锁が弱いファンデルワールス力で结合している物质を指します。この构造により、特异な电気的、光学的、机械的特性が现れます。

注2. 量子効果
物质がナノスケールにスケーリングされたときに顕着になる物理现象を指します。具体的には、电子の波动性、量子トンネル効果、エネルギー準位の离散化などがあります。これらの効果は、物质の电気的、光学的、机械的特性に大きな影响を与え、従来のマクロスケールでは见られない特性を示します。特に一次元ファンデルワールス物质では、これらの量子効果が强调され、ユニークな特性を発现します。

注3. 二次元物質
原子间の结合は层内で闭じているが、それら层间は弱いファンデルワールス力で结合している结晶构造を持つ物质。

注4. ディラック半金属およびワイル半金属
固体物理学における特殊な状态を示す物质で、ディラックフェルミオンまたはワイルフェルミオンと呼ばれる拟似粒子が低エネルギー準位で存在します。

注5. スパッタリング法
物理蒸着法（笔痴顿）の一つで、ターゲット材料を高エネルギーのイオンで衝撃し、その结果として飞び出した原子を基板上に堆积させる方法です。この技术は、薄膜材料の製造に広く用いられています。

注6. バンドギャップ
半导体や絶縁体のエネルギーバンド构造において、価电子帯と伝导帯の间に存在するエネルギーの差を指します。このギャップの大きさは、材料の电気的および光学的特性に大きく影响します。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学材料科学高等研究所
助教　双　逸
TEL:022-795-7339
Email: shuang.yi.e3*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

东北大学大学院工学研究科
教授　須藤 祐司
TEL:022-795-7338
Email: ysutou*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）
広报戦略室
TEL: 022-217-6146
Email: aimr-outreach*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）