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KAIST、ペロブスカイトの構造的電気的特性を新たに解明

ペロブスカイトナノワイヤの次世代電子素子への活用に期待


韓国の研究チームが太陽電池、LEDなど光素子への応用が可能なペロブスカイト物質が次世代電子素子にも活用できることを確認した。

大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)はキム・ヨンフン教授研究チームが低次元ペロブスカイトナノ素材の新たな物理的特性を明らかにし、新たな非線形素子の製造方法を提示したと2月21日に発表した。

有無機ハイブリッドハロゲン化ペロブスカイト物質は優れた光学的性能と低費用の簡単な工程で製造が可能で太陽電池、LED、光センサー、レーザーなど多様な光素子応用分野で注目されている。しかし注目度に比して応用研究は活発ではなかった。

研究チームは低次元有無機ハロゲン化ペロブスカイト物質に注目した。低次元有無機ハロゲン化ペロブスカイト物質は量子効果が極大化される特性をもち、最近新たな製造技術が開発されている。

研究チームはスーパーコンピュータを活用してナノワイヤの形の1次元ペロブスカイトの有機物をはがした。これを通じて準金属性特性が発現することを発見した。またこれを電極として活用し単一ペロブスカイトナノワイヤ基盤のトンネリング接合素子を製造、すぐれた非線形の負性微分抵抗(NDR)素子製造が可能であることを確認した。

NDRは電流-電圧特性曲線がまるでアルファベットのNの形のように非線形で現れる現象を指す。一般的な特性と反対に特定区間で電圧が増加する際に電流はむしろ減少する。これは次世代素子開発の源泉技術となる重要な特性。

NDR特性は二つの電極間の電流量が急激に減少する現象に起因する。これは量子ハイブリダイゼーション(quantum hybridization)の状態が特定の電圧以後に崩壊して発生する現象。研究チームはこれを究明し、新たな量子ハイブリダイゼーションに基づくNDRの原理を確立した。

結果的に低次元ハロゲン化ペロブスカイトの新たな構造的、電気的特性を発見し、トンネリング素子を利用すれば向上したNDR素子特性が誘導されることを証明した。

研究に当ったキム・ヨンフン教授は「量子力学に基づく電算模写が先端ナノ素材素子の開発に役立つことを示す研究事例。1973年に日本の江崎玲於奈博士がノーベル賞を受賞した量子力学的トンネリング素子の分野に新たな方向性を提示できた」と話している。

本研究はMuhammad Ejaz Khan研究員と博士課程のイ・ジュホ氏が共同第1著者として参加した。研究結果は国際学術誌『Advanced Functional Materials』電子版に1月7日付で掲載された。






[2019-02-27]

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