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 37
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Thin film growth of Ba(Zn,Fe)(2)As-2 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 H. S., Takehana K., Imanaka Y., Takenaka K.
APPLIED PHYSICS LETTERS 121 巻 ( 12 ) 2022年9月
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Microstructure, pinning properties, and aging of CSD-grown SmBa2Cu3O7-delta films with and without BaHfO3 nanoparticles 査読有り 国際共著
Haenisch Jens, Iida Kazumasa, Cayado Pablo, Erbe Manuela, Gruenewald Lukas, Hatano Takafumi, Okada Tatsunori, Gerthsen Dagmar, Awaji Satoshi, Holzapfel Bernhard
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 M. Y., Iida K., Kondo K., Haenisch J., Hatano T., Ikuta H.
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 6 巻 ( 5 ) 2022年5月
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Approaching the ultimate superconducting properties of (Ba,K)Fe2As2 by naturally formed low-angle grain boundary networks 査読有り 国際共著
Iida Kazumasa, Qin Dongyi, Tarantini Chiara, Hatano Takafumi, Wang Chao, Guo Zimeng, Gao Hongye, Saito Hikaru, Hata Satoshi, Naito Michio, Yamamoto Akiyasu
NPG ASIA MATERIALS 13 巻 ( 1 ) 2021年10月
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Nanoscale Texture and Microstructure in a NdFeAs(O,F)/IBAD-MgO Superconducting Thin Film with Superior Critical Current Properties 査読有り
Guo Zimeng, Gao Hongye, Kondo Keisuke, Hatano Takafumi, Iida Kazumasa, Haenisch Jens, Ikuta Hiroshi, Hata Satoshi
ACS APPLIED ELECTRONIC MATERIALS 3 巻 ( 7 ) 頁： 3158 - 3166 2021年7月
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High J(c) and low anisotropy of hydrogen doped NdFeAsO superconducting thin film
Iida Kazumasa, Haenisch Jens, Kondo Keisuke, Chen Mingyu, Hatano Takafumi, Wang Chao, Saito Hikaru, Hata Satoshi, Ikuta Hiroshi
SCIENTIFIC REPORTS 11 巻 ( 1 ) 2021年3月
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Realization of epitaxial thin films of the superconductor K-doped BaFe2As2 査読有り
Qin Dongyi, Iida Kazumasa, Hatano Takafumi, Saito Hikaru, Ma Yiming, Wang Chao, Hata Satoshi, Naito Michio, Yamamoto Akiyasu
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 5 巻 ( 1 ) 2021年1月
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Metallic transport properties and electrostatic resistance modulations in LaNiO3 ultrathin channels electrochemically etched in electric-double-layer transistors 査読有り
Kan Daisuke, Hatano Takafumi, Abe Akihiro, Ikuta Hiroshi, Shimakawa Yuichi
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 Keisuke, Motoki Seiya, Hatano Takafumi, Urata Takahiro, Iida Kazumasa, Ikuta Hiroshi
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 Yasunari, Hatano Takafumi, Kondo Keisuke, Iida Kazumasa, Mawatari Yasunori, Ikuta Hiroshi
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 Kazumasa, Matsumoto Takuya, Kondo Keisuke, Hatano Takafumi, Ikuta Hiroshi
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 Sandra, Iida Kazumasa, Tarantini Chiara, Boll Torben, Schneider Reinhard, Ohmura Taito, Matsumoto Takuya, Hatano Takafumi, Langer Marco, Meyer Sven, Jaroszynski Jan, Gerthsen Dagmar, Ikuta Hiroshi, Holzapfel Bernhard, Haenisch Jens
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 Kazumasa, Omura Taito, Matsumoto Takuya, Hatano Takafumi, Ikuta Hiroshi
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 32 巻 ( 7 ) 2019年7月
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Ambipolar suppression of superconductivity by ionic gating in optimally doped BaFe2(As, P)(2) ultrathin films 査読有り
Piatti Erik, Hatano Takafumi, Daghero Dario, Galanti Francesco, Gerbaldi Claudio, Guastella Salvatore, Portesi Chiara, Nakamura Ibuki, Fujimoto Ryosuke, Iida Kazumasa, Ikuta Hiroshi, Gonnelli Renato S.
PHYSICAL REVIEW MATERIALS 3 巻 ( 4 ) 2019年4月
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Novel method to study strain effect of thin films using a piezoelectric-based device and a flexible metallic substrate 査読有り
Iida Kazumasa, Sugimoto Yuwa, Hatano Takafumi, Urata Takahiro, Langer Marco, Holzapfel Bernhard, Haenisch Jens, Ikuta Hiroshi
APPLIED PHYSICS EXPRESS 12 巻 ( 1 ) 2019年1月
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Vortex glass-liquid transition and activated flux motion in an epitaxial, superconducting NdFeAs(O,F) thin film 査読有り
Haenisch 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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Nonmonotonic and anisotropic magnetoresistance effect in antiferromagnet CaMn2Bi2 査読有り
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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Decoupling of critical temperature and superconducting gaps in irradiated films of a Fe-based superconductor
Daghero Dario, Tortello Mauro, Ummarino Giovanni A., Piatti Erik, Ghigo Gianluca, Hatano Takafumi, Kawaguchi Takahiko, Ikuta Hiroshi, Gonnelli Renato S.
SUPERCONDUCTOR SCIENCE & TECHNOLOGY 31 巻 ( 3 ) 2018年3月
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Effect of alpha-particle irradiation on a NdFeAs (O,F) thin film
Tarantini C., Iida K., Sumiya N., Chihara M., Hatano T., Ikuta H., Singh R. K., Newman N., Larbalestier D. C.
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 Mn3CuN thin films and the electronic structure
Matsumoto Toshiki, Hatano Takafumi, Urata Takahiro, Iida Kazumasa, Takenaka Koshi, Ikuta Hiroshi
PHYSICAL REVIEW B 96 巻 ( 20 ) 2017年11月
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Selective mass enhancement close to the quantum critical point in BaFe2(As1-xPx)(2)
Grinenko V., Iida K., Kurth F., Efremov D. V., Drechsler S. -L., Cherniavskii I., Morozov I., Haenisch J., Foerster T., Tarantini C., Jaroszynski J., Maiorov B., Jaime M., Yamamoto A., Nakamura I., Fujimoto R., Hatano T., Ikuta H., Huehne R.
SCIENTIFIC REPORTS 7 巻 2017年7月
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Effect of ion irradiation on surface morphology and superconductivity of BaFe2(As1-xPx)(2) films
Daghero D., Tortello M., Gozzelino L., Gonnelli R. S., 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 3
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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．
昨年度までにトポタクティック反応による母相NdFeAsO薄膜のOサイトへのH部分置換の最適化により安定してNdFeAs(O,H)薄膜が作製できるようになった。そこで，本年度は[001]が[100]方向に傾斜したMgOオフ基板の上に水素含有量が異なるNdFeAs(O,H)薄膜の作製を行い，これら薄膜を用いて電気輸送特性を評価した。その結果，以下の知見を得た。i) 抵抗率の温度依存性はab面内方向とc軸方向共に金属的な振る舞いを示した。ii) 常伝導状態におけるab面内方向の抵抗率は，キャリア量の増大と共に低下した。しかし，4x10^21 /cm^3を境に突如，増加した。この変化は，量子臨界点の存在と関係しいる可能性を指摘した。一方，c軸方向の抵抗率は単調に減少した。iii) 常伝導状態の抵抗率の異方性は，キャリア量の増大と共に減少し，最もキャリア濃度が大きい5x10^21 /cm^3で8程度まで減少した。iv) 4.2 x10^21 /cm^3のキャリを有する薄膜を用いて超伝導状態の異方性を調べたところ，常伝導状態における抵抗率の異方向性の平方根にほぼ等しいことがわかった。
次に [001]-tilt MgOバイクリスタル基板上に成膜されたNdFeAsO薄膜へのHドープの最適化を行なった．その結果，薄膜試料の大きさを5 mm x 5 mmにすることで，不純物のないNdFeAs(O,H) バイクリスタル薄膜の作製に成功した。しかし，輸送特性評価用に薄膜の上に細線をレーザーで加工する際，薄膜内部にダメージが加わり，超伝導特性が劣化した。そこで，研究室で多く保管しているフッ素ドープされたNdFeAsO薄膜を用いて，細線加工の条件最適化を行った。その結果，超伝導特性を劣化させずに加工する条件を見出した。
上述のようにNdFeAs(O,H)バイクリスタル薄膜の作製は可能となったが，臨界電流測定用の細線加工は最適化の余地が残されている。細線加工技術は，本研究の目的の中心である粒界特性評価に必要不可欠なので，早急に加工条件の最適が必要である。一方，ドーピング種は異なるものの，フッ素ドープNdFeAsO薄膜に超伝導特性を劣化させずに細線加工が実現できたので，NdFeAs(O,H)の細線加工条件の最適化は比較的，早く実現できると期待できる。
NdFeAs(O,H)バイクリスタル薄膜の評価に向け，まずは細線加工条件の最適化を行う。次に，粒界傾角が異なるNdFeAs(O,H)バイクリスタル薄膜の作製・細線加工を行い，粒界特性を調べていく。 -
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
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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
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