所属
大学院工学研究科 物質科学専攻 物質デバイス機能創成学 准教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 物理工学科
職名
准教授
ハタノ タカフミ
畑野 敬史
HATANO Takafumi
学位 1
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博士（理学） （ 2010年3月 東北大学 ）
研究キーワード 2
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薄膜
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超伝導
研究分野 1
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その他 / その他 / 応用物性
所属学協会 3
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日本物理学会
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応用物理学会
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アメリカ物理学会
論文 43
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Structural analysis and transport properties of [010]-tilt grain boundaries in Fe(Se,Te)
Iida, K; Yamauchi, Y; Hatano, T; Walter, K; Holzapfel, B; Hänisch, J; Guo, ZM; Gao, HY; Shi, HS; Tokuta, S; Hata, S; Yamamoto, A; Ikuta, H
SCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS 25 巻 ( 1 ) 2024年12月
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Hatano, T; Qin, DY; Iida, K; Gao, HY; Guo, ZM; Saito, H; Hata, S; Shimada, Y; Naito, M; Yamamoto, A
NPG ASIA MATERIALS 16 巻 ( 1 ) 2024年8月
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Fabrication of microstrips of iron-based superconductor NdFeAs(O,H)
Yoshikawa, A; Hatano, T; Hibino, H; Imanaka, H; Ikuta, H
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 37 巻 ( 8 ) 2024年8月
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Takada, K; Shibutani, J; Yagi, K; Ikawa, F; Yokoyama, Y; Hirai, D; Okamoto, Y; Katayama, N; Umena, Y; Chavas, LMGH; Hatano, T; Fujita, A; Takenaka, K
APPLIED PHYSICS LETTERS 125 巻 ( 4 ) 2024年7月
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Takenaka, K; Mizuno, Y; Shibutani, J; Kishida, K; Takada, K; Yagi, K; Yokoyama, Y; Katayama, N; Okamoto, Y; Hirai, D; Hatanó, T; Fujita, A
APPLIED PHYSICS LETTERS 123 巻 ( 23 ) 2023年12月
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Theory of Josephson current on a lattice model of grain boundary in <i>d</i>-wave superconductors 査読有り
Sakamori, T; Kashiwaya, S; Yano, R; Tanaka, Y; Hatano, T; Yada, K
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 36 巻 ( 8 ) 2023年8月
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Thin film growth of Ba(Zn,Fe)<sub>2</sub>As<sub>2</sub> by molecular beam epitaxy 査読有り
Ikegami, R; Hatano, T; Kiyozawa, T; Ishida, T; Tomizawa, Y; Iida, K; Ikuta, H
THIN SOLID FILMS 758 巻 2022年9月
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Electrical-field-induced insulator-to-metal transition in samarium monosulfides 査読有り
Kishida, K; Shibutani, J; Hatano, T; Yokoyama, Y; Katayama, N; Okamoto, Y; Nakamura, Y; Kishida, H; Suzuki, HS; Takehana, K; Imanaka, Y; Takenaka, K
APPLIED PHYSICS LETTERS 121 巻 ( 12 ) 2022年9月
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Hänisch, J; Iida, K; Cayado, P; Erbe, M; Grünewald, L; Hatano, T; Okada, T; Gerthsen, D; Awaji, S; Holzapfel, B
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 35 巻 ( 8 ) 2022年8月
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Inter- to intra-layer resistivity anisotropy of NdFeAs(O,H) with various hydrogen concentrations 査読有り
Chen, MY; Iida, K; Kondo, K; Hänisch, J; Hatano, T; Ikuta, H
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 6 巻 ( 5 ) 2022年5月
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Iida, K; Qin, DY; Tarantini, C; Hatano, T; Wang, C; Guo, ZM; Gao, HY; Saito, H; Hata, S; Naito, M; Yamamoto, A
NPG ASIA MATERIALS 13 巻 ( 1 ) 2021年10月
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Guo, ZM; Gao, HY; Kondo, K; Hatano, T; Iida, K; Hänisch, J; Ikuta, H; Hata, S
ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS 3 巻 ( 7 ) 頁： 3158 - 3166 2021年7月
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High <i>J</i><sub>c</sub> and low anisotropy of hydrogen doped NdFeAsO superconducting thin film
Iida, K; Hänisch, J; Kondo, K; Chen, MY; Hatano, T; Wang, C; Saito, H; Hata, S; Ikuta, H
SCIENTIFIC REPORTS 11 巻 ( 1 ) 2021年3月
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Realization of epitaxial thin films of the superconductor K-doped BaFe<sub>2</sub>As<sub>2</sub> 査読有り
Qin, DY; Iida, K; Hatano, T; Saito, H; Ma, YM; Wang, C; Hata, S; Naito, M; Yamamoto, A
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 5 巻 ( 1 ) 2021年1月
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Kan, D; Hatano, T; Abe, A; Ikuta, H; Shimakawa, Y
APPLIED PHYSICS LETTERS 117 巻 ( 23 ) 2020年12月
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Thin film growth of CaAgAs by molecular beam epitaxy 査読有り
Hatano, T; Nakamura, I; Ohta, S; Tomizawa, Y; Urata, T; Iida, K; Ikuta, H
JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER 32 巻 ( 43 ) 2020年10月
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NdFeAs(O,H) epitaxial thin films with high critical current density 査読有り
Kondo, K; Motoki, S; Hatano, T; Urata, T; Iida, K; Ikuta, H
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 33 巻 ( 9 ) 2020年9月
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Microfabrication of NdFeAs(O,F) thin films and evaluation of the transport properties 査読有り
Tsuji, Y; Hatano, T; Kondo, K; Iida, K; Mawatari, Y; Ikuta, H
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 33 巻 ( 7 ) 2020年7月
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Anisotropy of the transport properties of NdFeAs(O,F) thin films grown on vicinal substrates 査読有り
Iida, K; Matsumoto, T; Kondo, K; Hatano, T; Ikuta, H
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 33 巻 ( 4 ) 2020年4月
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Microscopic origin of highly enhanced current carrying capabilities of thin NdFeAs(O,F) films 査読有り
Kauffmann-Weiss, S; Iida, K; Tarantini, C; Boll, T; Schneider, R; Ohmura, T; Matsumoto, T; Hatano, T; Langer, M; Meyer, S; Jaroszynski, J; Gerthsen, D; Ikuta, H; Holzapfel, B; Hänisch, J
NANOSCALE ADVANCES 1 巻 ( 8 ) 頁： 3036 - 3048 2019年8月
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Grain boundary characteristics of oxypnictide NdFeAs(O,F) superconductors 査読有り
Iida, K; Omura, T; Matsumoto, T; Hatano, T; Ikuta, H
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 32 巻 ( 7 ) 2019年7月
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Piatti, E; Hatano, T; Daghero, D; Galanti, F; Gerbaldi, C; Guastella, S; Portesi, C; Nakamura, I; Fujimoto, R; Iida, K; Ikuta, H; Gonnelli, RS
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 3 巻 ( 4 ) 2019年4月
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Iida, K; Sugimoto, Y; Hatano, T; Urata, T; Langer, M; Holzapfel, B; Hänisch, J; Ikuta, H
APPLIED PHYSICS EXPRESS 12 巻 ( 1 ) 2019年1月
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Hänisch, J; Iida, K; Ohmura, T; Matsumoto, T; Hatano, T; Langer, M; Kauffmann-Weiss, S; Ikuta, H; Holzapfel, B
MRS COMMUNICATIONS 8 巻 ( 4 ) 頁： 1433 - 1438 2018年12月
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Kawaguchi, N; Urata, T; Hatano, T; Iida, K; Ikuta, H
PHYSICAL REVIEW B 97 巻 ( 14 ) 2018年4月
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Nonmonotonic and anisotropic magnetoresistance effect in antiferromagnet CaMn2Bi2
Kawaguchi N., Urata T., Hatano T., Iida K., Ikuta H.
PHYSICAL REVIEW B 97 巻 頁： 140403 2018年4月
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Daghero, D; Tortello, M; Ummarino, GA; Piatti, E; Ghigo, G; Hatano, T; Kawaguchi, T; Ikuta, H; Gonnelli, RS
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 31 巻 ( 3 ) 2018年3月
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Effect of α-particle irradiation on a NdFeAs (O,F) thin film
Tarantini, C; Iida, K; Sumiya, N; Chihara, M; Hatano, T; Ikuta, H; Singh, RK; Newman, N; Larbalestier, DC
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 31 巻 ( 3 ) 2018年3月
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FABRICATION OF GRAIN BOUNDARY JUNCTIONS USING NdFeAs(O,F) SUPERCONDUCTING THIN FILMS
Omura T., Matsumoto T., Hatano T., Iida K., Ikuta H.
30TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SUPERCONDUCTIVITY (ISS2017) 1054 巻 2018年
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Hall effect measurements of high-quality Mn<sub>3</sub>CuN thin films and the electronic structure
Matsumoto, T; Hatano, T; Urata, T; Iida, K; Takenaka, K; Ikuta, H
PHYSICAL REVIEW B 96 巻 ( 20 ) 2017年11月
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Grinenko, V; Iida, K; Kurth, F; Efremov, DV; Drechsler, SL; Cherniavskii, I; Morozov, I; Hänisch, J; Förster, T; Tarantini, C; Jaroszynski, J; Maiorov, B; Jaime, M; Yamamoto, A; Nakamura, I; Fujimoto, R; Hatano, T; Ikuta, H; Hühne, R
SCIENTIFIC REPORTS 7 巻 2017年7月
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Daghero, D; Tortello, M; Gozzelino, L; Gonnelli, RS; Hatano, T; Kawaguchi, T; Ikuta, H
APPLIED SURFACE SCIENCE 395 巻 頁： 9 - 15 2017年2月
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Direct growth of superconducting NdFeAs(O,F) thin films by MBE 査読有り
M. Chihara, N. Sumiya, K. Arai, A. Ichinose, I. Tsukada, T. Hatano, K. Iida, H. Ikuta
Physica C: Superconductivity and its Applications 518 巻 頁： 69 2015年
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強相関酸化物における電界効果 査読有り
中野匡規、畑野敬史、澤彰仁、岩佐義宏
固体物理 49 巻 ( 6 ) 頁： 381 2014年
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Highly textured oxypnictide superconducting thin films on metal substrates 査読有り
K. Iida, F. Kurth, M. Chihara, N. Sumiya, V. Grinenko, A. Ichinose, I. Tsukada, J. Hanisch, V. Matias, T. Hatano, B. Holzapfel, and H. Ikuta
Applied Physics Letters 104 巻 頁： 023507 2014年
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Gate Control of Percolative Conduction in Strongly Correlated Manganite Films
T. Hatano, Z. G. Sheng, M. Nakamura, M. Nakano, M. Kawasaki, Y. Iwasa, Y. Tokura
Advanced Materials 6 巻 頁： 2874 2014年
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Electrically Tunable Anomalous Hall Effect in Pt Thin Films
S. Shimizu, K. S. Takahashi, T. Hatano, M. Kawasaki,Y. Tokura,Y. Iwasa
Physical Review Letters 111 巻 頁： 216803 2013年
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Gate Control of ElectronicPhases in a Quarter-Filled Manganite
T. Hatano, Y. Ogimoto, N. Ogawa, M. Nakano, S. Ono, Y. Tomioka, K. Miyano, Y. Iwasa, Y. Tokura
Scientific Reports 3 巻 頁： 2904 2013年
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Infrared-sensitive electrochromic device based on VO2
M. Nakano, K. Shibuya, N. Ogawa, T. Hatano, M. Kawasaki, Y. Iwasa, Y. Tokura
Applied Physics Letters 103 巻 頁： 153503 2013年
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Gate control of surface transport in MBE-grown topological insulator (Bi1-xSbx)2Te3 thin films
S. Shimizu, R. Yoshimi, T. Hatano, K. S. Takahashi, A. Tsukazaki, M. Kawasaki, Y. Iwasa, Y. Tokura
Physical Review B 86 巻 頁： 045319 2012年
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Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation
M. Nakano, K. Shibuya, D. Okuyama, T. Hatano, S. Ono, M. Kawasaki, Y. Iwasa, Y. Tokura
Nature 487 巻 頁： 459 2012年
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Transverse Photo Voltage Induced by Circularly Polarized Light
T. Hatano, T. Ishihara, S. G. Tikhodeev, N. A. Gippius
Physical Review Letters 103 巻 頁： 103906 2009年
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Optical rectification effect in 1D metallic photonic crystal slabs with asymmetric unit cell
T. Hatano, B. Nishikawa, M. Iwanaga, T. Ishihara
Optics Express 16 巻 頁： 8236 2009年
講演・口頭発表等 2
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トポタクティック反応による鉄系超伝導体NdFeAs(O,H)薄膜の作製と物性評価
第75回日本物理学会年次大会
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NdFeAs(O,F)およびNdFeAs(O,H)超伝導薄膜における 超伝導特性の比較
畑野敬史
2020年度日本物理学会秋季大会
共同研究・競争的資金等の研究課題 6
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マンガン窒化物を用いた温度無応答抵抗素子の開発
2022年5月 - 現在
立松財団研究助成
配分額：1500000円
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マンガン窒化物を用いた温度安定性の高い次世代抵抗素子の実現
2022年5月 - 現在
日比科学技術振興財団 日比科学技術振興財団研究助成
畑野敬史
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：2000000円
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高い熱伝導率を示す新規III-V族半導体ヒ化ホウ素の薄膜作製
2020年6月 - 現在
村田学術振興財団 村田学術振興財団研究助成
畑野敬史
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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高い温度安定を示す高性能抵抗素子の開発
2019年11月 - 現在
住友財団基礎科学研究助成
畑野敬史
資金種別：競争的資金
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機能性薄膜材料における軽元素量の電界制御
2016年4月 - 2018年3月
挑戦的萌芽研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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電気二重層トランジスタを用いた鉄酸化物の酸化還元反応制御
2014年4月 - 2016年3月
若手研究(B)
資金種別：競争的資金
科研費 5
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30K以上の温度域で動作する鉄系超伝導体ベース単一光子検出器の開発
研究課題/研究課題番号：23H01444 2023年4月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
畑野 敬史, 生田 博志, 山下 太郎
担当区分：研究代表者
配分額：18590000円 （ 直接経費：14300000円 、 間接経費：4290000円 ）
超伝導現象を活用した単一光子検出器(SPD)は、検出効率/検出精度/検出速度など多くの点で既存の半導体SPDを凌駕するため、量子暗号通信などにおけるキーデバイスとして期待されている。しかし超伝導SPDは、超伝導転移温度以下でしか機能しない。加えて薄膜化、微細加工によって転移温度が劣化するため、現行検出器の動作温度は極低温にとどまり、その超性能を活用することが困難である。以上を受け、鉄系高温超伝導体NdFeAs(O,H)に注目する。本系は50 Kを超える転移温度を示すだけでなく、他の超伝導体と比べて高い微細加工耐性を有する。本系の高品位極薄膜の作製と極微細化を実現し高温動作超伝導SPDを目指す。
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30K以上の温度域で動作する鉄系超伝導体ベース単一光子検出器の開発
研究課題/研究課題番号：23K26138 2023年4月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
畑野 敬史, 生田 博志, 山下 太郎
担当区分：研究代表者
配分額：18590000円 （ 直接経費：14300000円 、 間接経費：4290000円 ）
超伝導現象を活用した単一光子検出器(SPD)は、検出効率/検出精度/検出速度など多くの点で既存の半導体SPDを凌駕するため、量子暗号通信などにおけるキーデバイスとして期待されている。しかし超伝導SPDは、超伝導転移温度以下でしか機能しない。加えて薄膜化、微細加工によって転移温度が劣化するため、現行検出器の動作温度は極低温にとどまり、その超性能を活用することが困難である。以上を受け、鉄系高温超伝導体NdFeAs(O,H)に注目する。本系は50 Kを超える転移温度を示すだけでなく、他の超伝導体と比べて高い微細加工耐性を有する。本系の高品位極薄膜の作製と極微細化を実現し高温動作超伝導SPDを目指す。
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研究課題/研究課題番号：20H02681 2020年4月 - 2023年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
飯田 和昌, 畑野 敬史, 生田 博志
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
昨今のヘリウム危機により，無冷媒かつ強磁場下で運用可能な超伝導線材の開発が強く求められている．さらに希少金属の使用量低減の要請により，希少金属元素の含有量が少ない超伝導線材が好ましい．これらの社会的ニーズに対し，第2の高温超伝導体である鉄系超伝導体を用いた線材の実用化が急務である．しかし，作製された線材の臨界電流は実用化レベルまであと一桁ほど向上させる必要がある．超伝導線材の特性向上を目指すのであれば，対象物質の詳細な粒界特性の理解が必要不可欠である．本研究では鉄系超伝導体の様々な人工単一粒界を作製し，輸送特性・微細構造組織を詳細に評価することで傾角粒界における臨界電流抑制因子の解明を目指す．
本研究では，酸素サイトの一部を水素で置き換えた高温鉄系超伝導体NdFeAs(O,H)のエピタキシャル薄膜作製と物性評価を行なった．その結果，NdFeAs(O,H)は酸素サイトをフッ素で置き換えたNdFeAs(O,F)に比べて高い超伝導特性を有していることが明らかとなった．しかし，外部磁場に対する臨界電流密度Jcの減衰が大きいので，何らかの方法で磁場中特性を向上させる必要がある．また粒界傾角が6度で既に粒界Jcが減衰をはじめているものの，絶対値は6.2 MA/cm2と鉄系超伝導体の中では1桁以上大きい．したがって，NdFeAs(O,H)は鉄系超伝導材料の中でも応用に適している材料と結論できる．
鉄系超伝導体の中でも最も転移温度の高いLnFeAs(O,H) (Ln: ランタノイド元素）の物性を明らかにすることは，これまで大きな単結晶が作製されなかったため遅れていた．そのような中，NdFeAs(O,H)エピタキシャル薄膜を作製し，物性を明らかにしたことは学術的に意義は大きい．さらに応用研究で重要となる臨界電流特性などの評価を行なったことは工学的にも意義があると言える． -
砒化亜鉛化合物新規磁性半導体の高品位薄膜成長と高機能化
研究課題/研究課題番号：17H02921 2017年4月 - 2020年3月
生田 博志
担当区分：研究分担者
新規磁性半導体として注目される砒化亜鉛化合物の母相であるBaZn2As2の、分子線エピタキシー法による薄膜成長に取り組んだ。従来は5工程からなる複雑なプロセスを要していたのに対し、本研究ではエピタキシャル薄膜を1ステップで成長する手法を確立した。また、ZnをFeで部分置換した薄膜も成長し、抵抗率が半導体的に振舞い、置換量とともにエネルギーギャップが減少すること、キャリアは電子であることなどを明らかにした。また、磁化測定から強磁性体であることがわかった。さらに、AsをSbやPに置換した系の単結晶成長も行い、その物性を調べた。特に、Sb系では室温でも強磁性的な振舞いを観測した。
現代の情報化社会を支える電子素子のさらなる高性能化を目指したスピントロニクス研究が精力的に進められている。特に、室温以上で強磁性を示す優れた磁性半導体が開発されれば、既存の半導体技術と親和性の高い新規デバイスの開発につながると期待される。近年、BaZn2As2を母相とする新たな磁性半導体が相次いで報告され注目されている。薄膜はデバイス応用にも、また基礎物理解明にも重要である。本研究では、この系のエピタキシャル薄膜を成長する手法を確立した。また、Znの一部をFeに置換した薄膜も成長し、強磁性的振舞いを観測した。さらには関連物質の物性測定により、これらの系に関する様々な知見が得られた。 -
機能性薄膜材料における軽元素量の電界制御
研究課題/研究課題番号：16K13684 2016年4月 - 2018年3月
畑野 敬史
担当区分：研究代表者
配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）
機能性材料の中には、酸素、窒素、フッ素などの軽元素を含むものが多数ある。材料合成においては、これらの調整に困難を伴う場合が多い。そこで、イオン液体を絶縁層に用いる電気二重層トランジスタ（EDLT）において生じる強電界を利用し、材料中の軽元素量を電圧で制御することを目指した。本研究では窒化物薄膜、フッ素を含む鉄系超伝導体などを対象とし、いくつかの材料において、ゲート電圧印加によって軽元素量の変化に起因すると思われる抵抗の変化を観測した。
担当経験のある科目 (本学) 10
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物理工学実験第３
2022
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電子物性工学セミナー1A
2021
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電子物性工学セミナーIB
2020
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電子物性工学セミナーIA
2020
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物理工学実験第２・３
2020
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物理工学実験第１
2020
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電子物性工学セミナーIC
2020
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電子物性工学特別実験および演習B
2020
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電子物性工学特別実験および演習A
2020
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電子物性工学セミナーID
2020
メディア報道 1
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名大・東京農工大・九大、鉄系高温超伝導体での超伝導電流で成果 インターネットメディア
日本経済新聞 2021年10月