大阪大学は、機能性酸化物セラミックスにおいて、新たな3次元造形の開発により単結晶酸化物フリースタンディングナノワイヤの作製に成功したと発表した。これにより、従来の100分の1の消費電力で3桁の電気抵抗スイッチングや、新しい原理に基づく高周波アクチュエータが実現できるようになるという。

同成果は、同大産業科学研究所の田中秀和 教授、神吉輝夫 准教授ならびにイタリア・ジェノバ大学の研究グループによるもので、詳細は日本科学誌「Applied Physics Express」および(独)科学誌「Advanced Materials」に掲載された。

単結晶酸化バナジウムのフリースタンディングナノワイヤの走査型電子顕微鏡像 (出所:大阪大学webサイト)

機能性酸化物は、巨大な電気抵抗変化を伴う金属-絶縁体転移現象や、強磁性、超伝導など多彩な機能を示すことから、薄膜デバイスの研究が世界中で活発に行われている。しかし、3次元的な立体構造を作製することは、酸化物ならではの硬さ、脆さにより困難であった。

今回、同研究グループでは、酸化マグネシウム(MgO)基板上に、高品質酸化バナジウム単結晶を成長させる技術ならびに、MgO基板をエッチングにより取り除く技術を開発したことにより、単結晶酸化バナジウムフリースタンディングナノワイヤを実現した。

同成果について研究グループでは、フリースタンディング構造での高度な熱管理による高性能温度・赤外線センサ、省電力スイッチングデバイスや、MEMS/NEMSによる次世代アクチュエータなどへの応用展開が期待されると説明している。