CIQuS 量子ビーム連携研究センター

KEK

#04 強相関系物質の交差相関物性・巨大応答の動作原理の解明による次世代デバイス開発指針の構築

プロジェクトリーダー:佐賀山 基

強相関系物質は電荷・スピン・電気分極・格子といった複数の自由度による交差相関物性を示し、低電圧駆動・低消費電力・高密度化が可能なbeyond CMOSの電圧駆動型デバイス材料として期待されています。また、光デバイス・低エネルギー損失モーターなどの利用例も提唱されています。実用可能な高い動作温度・大きな分極・高感度スイッチングを実現するためには、ミクロ~メゾスコピックなスケールでの構造を調べ動作原理を解明することが必要不可欠です。

本プロジェクトでは、強相関物質を用いた高速光スイッチングデバイス、高密度・低消費電力デバイス、低エネルギー損失モーターなどをターゲットとし、放射光・中性子・ミュオンを活用して、動作原理の解明や高性能化のための設計指針に必要とされるミクロ~メゾスコピックスケールでの構造情報や臨界挙動の観測によって巨大応答の起源を解明することを目指します。

主要メンバー(KEK物構研)

佐賀山 基

連携メンバー

有馬 孝尚,徳永 祐介,阿部 伸行(東京大学新領域)
岩佐 和晃(茨城大学Fセンター)
門野 良典(KEK物構研ミュオン)
中尾 裕則(KEK物構研放射光)
玉造 博夢(JAEA)

主な手法

放射光X線回折,中性子散乱,ミュオンスピン回転

図1 強相関物質における交差相関物性の概念図
図2 マルチフェロイック物質の光の非相反効果。光通信経路におけるスイッチングアイソレーターとしての応用が期待されている。
図3 マルチフェロイク物質を利用したメモリーデバイスの概念図(S. Manipatruni et al., Nature 565, 35-42 (2019).)