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【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科化学専攻
助教 河底 秀幸（かわそこ ひでゆき）

【発表のポイント】

• 相変化メモリ^（注1）は、电源を切っても记忆した情报が消えない不挥発性メモリの一种で、その动作原理である「热的相変化を活用した电気抵抗スイッチング^（注2）」はこれまでカルコゲナイド物质^（注3）でのみ报告されていました。
• 今回、层状ニッケル酸化物厂谤₅Bi_0.5NiO₅を用いて、3つの结晶相について特异な热的相変化を见出し、酸化物で初となる热的相変化を活用した电気抵抗スイッチングに成功しました。
• 相変化メモリ材料の探索领域を大幅に拡张できると同时に、多値记忆可能な相変化メモリの実现に発展する可能性があります。

【概要】

　结晶とアモルファスの热的相変化を活用した电気抵抗スイッチングは、骋别厂产罢别合金などのカルコゲナイドで実証され、不挥発性相変化メモリへの応用が期待されています。一方、酸化物では、金属絶縁体転移^（注4）や超巨大磁気抵抗効果^（注5）などの电気抵抗変调に関する膨大な研究があるにもかかわらず、意外にも、热的相変化を活用した电気抵抗スイッチングは実现していませんでした。

　东北大学の河底秀幸助教、松本倖汰博士、福村知昭教授は、筑波大学の西堀英治教授と共同で、层状ニッケル酸化物厂谤_2.5Bi_0.5NiO₅を用いて酸化物では初となる热的相変化を活用した电気抵抗スイッチングに成功しました。

　本研究では、(厂谤_1.5Bi_0.5)O₂岩塩层と厂谤狈颈翱₃ペロブスカイト^（注6）层で构成される层状ニッケル酸化物厂谤_2.5Bi_0.5NiO₅を大気下でアニール (熱処理)し、岩塩層のSr/Bi配列の秩序化した結晶相 (秩序相)が、Sr/Bi配列の無秩序化な結晶相 (無秩序相)とダブルペロブスカイト構造Sr₂BiNiO_4.5 (ダブルペロブスカイト相)への変化を介して、元の秩序相に戻る特异な热的相変化を见出しました。さらに、室温の电気抵抗については、秩序相に対して、无秩序相とダブルペロブスカイト相は、それぞれ10²倍と10⁹倍もの差があり、それぞれスイッチングできることも见出しました。本研究で実现した、3つの结晶相の热的相変化を活用した电気抵抗スイッチングは、酸化物の电気伝导の研究に新たな视点をもたらすと同时に、多値记忆可能な酸化物を用いた相変化メモリへの発展が期待されます。

　本研究成果は2023年9月3日に科学誌Advanced Scienceオンライン版に掲載されました。

【用语解説】

注1　相変化メモリ
不挥発性メモリの一种。电気パルス印加によるジュール加热でアモルファス相と结晶相を制御し、电気抵抗の高いアモルファス相を「0」、电気抵抗の低い结晶相を「1」として情报を记録する。

注2　电気抵抗スイッチング
电気の流れやすさに対応する电気抵抗に関して、电圧などの制御により、自在に特定の値を行き来できること。

注3　カルコゲナイド
硫黄 (S)、セレン (Se)、テルル (Te)を含む化合物の総称。

注4　金属絶縁体転移
化学组成や温度?圧力などの変化により生じる金属状态 (电気抵抗の低い状态)と絶縁体状态 (电気抵抗の高い状态)の间の相転移。

注5　超巨大磁気抵抗効果
磁気抵抗効果 (外部磁场によって电気抵抗が変化する现象)の中で、电気抵抗変化が着しく大きい场合を指す。

注6　ペロブスカイト
鉱物のチタン酸カルシウム (CaTiO₃)の名称。チタン (Ti)原子を酸素 (O)原子が包んだ八面体格子が立体的につながり、4つの八面体格子の中央にカルシウム (Ca)イオンがある。同様に金属原子をカルコゲンイオンが取り囲む八面体構造をとり、4つの八面体の中央に陽イオンが存在する構造をペロブスカイト構造と言う。この構造を持つ物質は高温超電導体などに応用されている。

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）
东北大学大学院理学研究科化学専攻
助教　河底 秀幸（かわそこ ひでゆき）
TEL: 022-795-7727
Email: hideyuki.kawasoko.b7*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

东北大学大学院理学研究科化学専攻
教授　福村 知昭（ふくむら ともてる）
TEL: 022-795-7719
Email: tomoteru.fukumura.e4*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
TEL: 022-795-6708
Email: sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）