電気二重層トランジスタによる金属酸化物の超伝導化

摘要

金属酸化物には，透明導電膜から高温超電導体，強磁性体など多様な電子機能を持つ材料群が含まれる．これらの機能．の多くは絶縁性の材料に微量の不純物を混ぜて，電気を流す伝導キャリアを導入して導電性を付与することで実現されてきた．たとえば透明導電膜では透明半導体に，高温超電導体ではモット絶縁体に多量の伝導キャリアを導入し金属化している．そのため，新しい機能をもつ材料の探索には不純物組成を変えた一連の試料を合成する必要があることから，多大な時間とコストが費やされてきた．さて，不純物元素を混ぜ合わせる化学的な手法以外に，電界効果という電気的な手法でも材料中の伝導キャリア濃度を変化できる．もしこの電気的な手法で新しい電子機能を発現できれば，電圧を変化するだけでキャリア濃度を自由に変化でき，キャリア濃度と電子機能の相関を明らかにできるので，材料開発の常識に変革が起きるかもしれない．最近，われわれはこの電気的な手法として電気二重層トランジスタという新しい電子デバイスに注目し，金属酸化物への応用を試みてきた．その結果，このデバイス構造を用いた手法は不純物置換に変わるキャリア導入手法として極めて有用であり，かつ新しい電子機能の開拓につながる可能性があることを明らかにしてきた．