College of Science and Technology,
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電子固体の基礎と応用
私の研究室では、固体の性質に関係する基礎（物性物理学）と応用（応用物理）研究を行っています。固体の中でも特に電気の流れない絶縁体に興味をもって研究しています。絶縁体の中には、価電子帯が全て占有されており、電気が流れないバンド絶縁体とバンドに非占有状態があるにも関わらず電気の流れないモット絶縁体があります。図１には、各格子点に１個の電子がある場合を示してあります。パウリの排他律を考慮しても、隣の格子点に飛び移れるはずですが、電子間に働く強い反発力のため動けません。もし、この反発力を薄められるなら、電子は動くことができ金属になるはずです。私の件研究室では、モット絶縁体の強い電子相関を弱くすることで金属相が出現するかどうかについて研究しています。両極限の絶縁体と金属のちょうど中間点、すなわち、お互いの性質が“ せめぎあっている”（量子臨界）状態では、超伝導などの新奇な現象が現れることが報告されており、新奇物性の発見にもチャレンジしています。応用研究でも主役は絶縁体です。絶縁体薄膜を金属電極で挟んだコンデンサに電圧を印加し、絶縁破壊が生じるときに、絶縁体が完全に壊れないように流れる電流を制限すると、不思議なことに、電圧を再印加した場合、ある電圧で元の絶縁体に戻る現象が起きます。このような素子は抵抗変化メモリと呼ばれており、読み書き速度が今のメモリの10000 倍早いことから注目されています。私の研究室では、この絶縁破壊（稲妻）をナノテクノロジーで制御し、再現性のよいメモリの実現を目指しています。
図１
図２
所属学会
日本物理学会
応用物理学会（現在、応用物性・新機能材料新物性の世話人）
日本熱電学会
主な研究業績
研究成果は、国内外の学会で発表するとともに、各専門論文誌に論文を投稿しています。また、応用研究に関しては、特許出願も行っています。大学院の学生には、海外での研究発表の機会が与えられ、英語による研究発表を行っています。
- 基礎研究：“Carrier doping eff ects on the physical properties of the layered antiferromagnetic semiconductor (LaO)MnAs”, JPS Conf. Proc. 1 (2014) 012118
- 応用研究：“Effect of electric field concentration using nanopeak structures on the current‒voltage characteristics of resistive switching memory”, AIP Advances 4, 087110 (2014) （この論文は、だれでもwebで見られるようになっています。）
- 特許公開2013-222784 抵抗変化型不揮発性メモリおよびその製造方法