概要 Ti-Al-N膜の最適成長条件取得において、ガス雰囲気、特に反応性プラズマが材料微細構造と機械的特性に及ぼす影響は、依然として基礎的かつ重要な課題です。本研究では、Ti-Al-N膜を高周波誘導結合プラズマイオン源（RF-ICPIS）強化スパッタリングシステムで反応性堆積しました。イオン源導入窒素ガス流量を変化させ、窒素プラズマ密度を制御し堆積雰囲気を変更。膜中窒素元素含有量が窒素プラズマ密度に強く影響され、高ガス流量条件下で最大67.8%に達することを見出しました。XRDスペクトルとFESEM像は、低プラズマ密度が膜結晶化と緻密微細構造に有利であることを示唆。さらに、硬度や摩耗特性など機

概要 本論文では、急速熱アニール（RTA）とZrO2膜厚が、TaN/ZrO2/Geキャパシタの分極PおよびFeFETの電気特性に与える影響を調査しました。350–500℃のRTA後、2.5 nmおよび4 nm厚非晶質ZrO2膜を持つTaN/ZrO2/Geキャパシタは安定したPを示しました。強誘電挙動の起源は、酸素空孔と負電荷によって形成される電圧駆動双極子の移動にあると提案されます。2.5 nm、4 nm、9 nm ZrO2を持つFeFETは、100 nsプログラム/イレースパルスで良好なメモリウィンドウ（MW）を示しました。4 nm厚ZrO2 FeFETは、2.5 nmおよび9 nm ZrO

概要 半導体中の合金原子分布はランダム分布から逸脱することが多く、材料特性に大きな影響を与えます。本研究では、走査透過電子顕微鏡（STEM）手法を用いて、明確に異なるMBE成長GaAs1−xBix合金中のBi分布を解析しました。統計的定量化された原子分解能HAADF像と数値シミュレーションを用いて、原子レベルで急峻な(001)GaAs-GaAsBi界面およびCuPt型秩序形成の初期段階におけるBi含有柱のコントラストを解釈。単色化EELSマッピングにより、相分離ドメインを示す試料におけるバルクプラズモンエネルギーの赤方偏移を調べ、GaAsBi単位格子体積膨張の局所的調査手法として、標準的X線ベ

概要 ポリエチレンオキシド（PEO）系固体高分子電解質（SPE）は、全固体リチウムイオン電池への応用が大いに期待されています。しかし、PEO系SPEの比較的低いイオン伝導度が実用化の障壁となっており、これは結晶性と粒界密度に強く依存します。本研究では、PEO系SPEの結晶性を低減するため、シンプルかつ効果的なプレスローリング法を初めて適用しました。ローリング処理したPEO系SPEを用いたLiFePO4/SPE/Li全固体リチウムイオン電池は、0.2 Cの電流密度で162.6 mAh g−1の優れた充放電比容量と60 mVの放電・充電電圧ギャップを示し、容量劣化率も大幅に低減しました。電気化学特

概要 中空メソポーラスシリカ球（HMSS）に生分解性キトサン（CS）を切断可能なアゾ結合で固定化し（HMSS–N=N–CS）、酵素応答性大腸特異的薬物送達システムを開発しました。ドキソルビシン（DOX）をHMSSの中空腔およびメソポアに非結晶状態で封入し、35.2%という高い担持率を達成しました。in vitro薬物放出試験により、HMSS–N=N–CS/DOXが酵素応答性薬物放出を示すことを確認しました。グラフトされたCSはHMSSの生体適合性と安定性を向上させ、タンパク質吸着を低減します。消化管粘膜刺激性試験および細胞毒性試験により、HMSSおよびHMSS–N=N–CSの優れた生体適合性が

要旨 グラフェンは超広帯域光吸収と高キャリア移動度により、オプトエレクトロニクスとフォトディテクションデバイスの有望材料として実証されてきた。しかし、ゼロバンドギャップとゲインメカニズムの欠如により、オプトエレクトロニクスシステムとの統合が制限されてきた。本研究では、サイズあるバンドギャップを持つグラフェンナノリボン（GNR）ベースの新規フォトディテクタを実証。SiO₂と低ドープシリコン界面でのトラップ電荷を利用し、超高ゲイン22,400を達成。デバイスは高速応答速度（最大10 μs）を維持しながら光応答性（〜800 AW⁻¹）を向上。この光応答性は従来グラフェンベースフォトディテクタ比で約2

要旨 直接レーザー描画技術により、異なるナノ構造吸収層を持つ3種類のAlフライヤープレートをインシチュ作製し、レーザー駆動フライヤーアセンブリのエネルギー変換効率を改善した。マイクロ構造、光吸収、加速室内のフライヤー速度を調査。ナノ構造吸収層により、1064 nm波長でのフライヤー反射率を81.3%から9.8%に低減。60 mJレーザーパルス照射時、50 μm厚Alフライヤーの終端速度は831 m/sだが、インシチュ作製ナノ吸収層付きフライヤーは同条件で1113 m/sに到達。結果として、ナノ構造吸収層付きフライヤーのエネルギー変換効率はAlフライヤーの1.99倍に達する。したがって、フライヤ

要旨 塩化カリウム（KCl）を添加剤として用い、インジウム錫酸化物（ITO）コートガラス基板上で、シンプルな一段階低温溶液反応により高品質CH₃NH₃PbI3−xClx（MAPIC）膜を作製した。Au/KCl-MAPIC/ITO/ガラスデバイスは明確なマルチレベル抵抗スイッチング挙動、中程度の耐久性、良好な保持特性を示した。電気伝導解析により、KClドープMAPIC膜の抵抗スイッチング挙動は主に、膜中のヨウ素空孔によるトラップ制御空間電荷制限電流（SCLC）伝導に起因することが示された。さらに、バイアス電圧下でのAu/KCl-MAPIC界面のバリア変調が、キャリア注入トラッピング/デトラッピン

要旨 ペロブスカイト光吸収層におけるキャリア輸送挙動は、ペロブスカイト太陽電池（PSC）の性能に大きく影響する。本研究では、ペロブスカイト材料のバンド構造設計により、キャリア再結合損失の低減を達成した。勾配厚比を持つ超薄膜（PbI₂/PbBr₂）nを熱蒸着法で鉛ハライド前駆体層として堆積し、二段階法で常圧雰囲気下で勾配バンド構造を持つペロブスカイト吸収層を有するPSCを作製。比較のため、均質ペロブスカイト材料MAPbI₃とMAPbIxBr3−xを用いたPSCも作製。タイプII勾配バンド構造がキャリア寿命を大幅に短縮し、キャリア分離効率を向上させることを見出した。結果として、勾配バンド構造を持つ

要旨 ダブルゲートトンネルFET（DG TFET）は、リーク電流とサブスレッショルドスイング（SS）の限界を拡張すると期待される。しかし、対称的なソース/ドレイン構造によるアンビポーラ挙動にも悩まされている。アンビポーラ電流を克服するには、ソースとドレインの間に非対称性を導入する必要がある。本論文では、2Dシミュレーションを用いて段差チャネル厚（SC）TFETの性能を調査した。段差チャネル厚によってソースとドレインの非対称性を導入し、アンビポーラ挙動の緩和を期待した。結果、SC TFETは従来のDG TFETと比較してアンビポーラ電流が大幅に減少した。SC TFETのメカニズムを徹底的に議論し

要旨 本研究では、第一原理計算を用いて、RhドープMoTe₂（Rh-MoTe₂）単層におけるSO₂、SOF₂、SO₂F₂の吸着およびセンシング挙動を調査し、純粋なMoTe₂表面へのRhドープ挙動も併せて検討した。結果は、TMoサイトが結合エネルギー（Eb）−2.69 eVでRhドープの優先サイトであることを示した。Rh-MoTe₂表面では、SO₂とSO₂F₂が化学吸着（吸着エネルギーEadはそれぞれ−2.12 eVと−1.65 eV）を示す一方、SOF₂は物理吸着（Ead = −0.46 eV）であった。DOS解析は吸着性能を裏付け、ガス吸着時のRhドープの電子的振る舞いを解明した。バンド構造

概要α相ヘマタイト光電極は水分解が可能です。この材料は無毒、安価、化学的に安定で、2.3 eVの低エネルギーギャップにより550 nm以下の波長光を吸収し、太陽エネルギーの約30%を利用できます。以前、容易な水熱ルートで多面体擬立方α-Fe₂O₃ナノ結晶を報告し、空間的電荷分離を増大させ、水分解プロセスにおける光触媒活性光電流を向上させました。ここでは、短いキャリア拡散長が光触媒効率を制限する擬立方α-Fe₂O₃光陽極にp-n接合構造を提案し、これを改善します。Fe₂O₃光陽極上部にZnをドープしてp型半導体材料層を形成し、FTO基板からSnをドープしてn型半導体材料層を形成します。p-n接合

概要Ag₃PO₄/テトラポッド状ZnOウィスカー（T-ZnOw）ヘテロ構造を簡便な沈殿法で調製しました。得られたヘテロ構造をX線回折、走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡、高分解能透過電子顕微鏡、X線光電子分光、UV-Vis拡散反射分光で特性評価しました。可視光照射下でのローダミンB（RhB）分解により、Ag₃PO₄/T-ZnOwの光分解活性を評価しました。Ag₃PO₄とT-ZnOwのモル比が10%（Ag₃PO₄/T-ZnOw-2）のとき、ヘテロ構造中で最高分解効率92.9%を達成しました。Ag₃PO₄/T-ZnOw-2の光分解速度定数（0.05179 min⁻¹）はT-ZnOw（0.01444 m

概要MoSe₂を他の遷移金属ダルコゲナイドと組み合わせてハイブリッドナノ構造を形成することは、水素発生反応（HER）の電気触媒活性を高める効果的な経路です。本研究では、MoSe₂-Ni₃Se₄ハイブリッドナノ電気触媒を花状形態で、種誘導溶液法により合成しました。Ni₃Se₄成分は独立して核生成して別個のナノ結晶を形成する代わりに、MoSe₂の超薄ナノフレーク表面上で核生成・成長し、ハイブリッドナノ構造を形成します。異なるMo:Ni比のMoSe₂–Ni₃Se₄ハイブリッドナノ電気触媒を調製し、それらのHER触媒活性を比較しました。結果は、HER活性がMo:Ni比の影響を受けることを示しています。

概要ウルソール酸は化粧品において副成分としてのみ使用されてきました。本研究の目的は、ウルソール酸を有効成分としてヒトのシワ緩和に及ぼす効果を示し、難溶性ウルソール酸を化粧品の主成分として使用可能にするポリマーミセル処方を開発することです。ウルソール酸の溶解性を溶解助剤、界面活性剤、ポリマーで評価しました。ウルソール酸含有ポリマーミセルの粒子径と形状を電気泳動光散乱分光光度計と走査電子クライオ顕微鏡で評価しました。包接効率と経皮透過性をHPLCで測定しました。40°Cで3ヶ月保存したポリマーミセルの安定性を外観観察、粒子径測定、ウルソール酸含量測定で評価しました。最終製品アンプル形態のポリマーミ

概要従来の強誘電体デバイスはスケーラビリティに欠けています。ドープHfO₂薄膜はスケーリング問題を解決する有望材料ですが、多結晶性ゆえに高漏れ電流と均一性の懸念に直面しています。3.6 nm厚の非晶質Al₂O₃薄膜において、安定な強誘電体様振る舞いが初めて実証されました。非晶質Al₂O₃デバイスは高いスケーラビリティを持ち、ナノメートルオーダーのフィンピッチを持つマルチゲート不揮発性電界効果トランジスタ（NVFET）を可能にします。また、低プロセス温度、高周波動作（~GHz）、広いメモリウィンドウ、長寿命耐久性などの利点を備え、VLSIシステムへの大きな可能性を示唆しています。電圧変調酸素空孔

概要最近報告されている高効率ペロブスカイト太陽電池（PSC）の多くは、メソポーラス酸化チタン（TiO₂）を含むメソポーラス構造を基盤としており、これが全体のヒステリシス低減の主因となっています。しかし、従来のメソポーラスTiO₂作製法は一般的に高温アニーリング工程を必要とし、また電子伝導度の向上とキャリア再結合の抑制にはまだ改善の余地があります。本研究では、NbドープTiO₂コンパクト・メソポーラス層をワンステップ・インシチュ・低温法で作製し、PSCの足場層および電子輸送層（ETL）の両方として機能させる手法を開発しました。ナノピン形態による界面積の増大とNbドーピングによるキャリア輸送改善の

概要 二次元(2D)層状材料は原子レベルで薄く平坦な性質を持つため、スピントロニクスデバイスの究極候補です。2D材料で構成されるスピンバルブ接合(SVJ)は、スピン輸送分極の独自機能として認識されています。しかし、SVJ磁気輸送特性は、強磁性材料(FM)間に挿入される介在層(スペーサー)タイプに強く影響されます。この状況では、インターフェースでのスピンフィルタリング効果が、このような磁性構造の磁気抵抗(MR)観測に重要な役割を果たし、有望なハイブリッド構造使用で改善できます。ここでは、二層グラフェン(BLG)、単層MoSe₂(SL-MoSe₂)、BLG/SL-MoSe₂ヘテロスタックSVJのM

概要 テンプレート支援電気化学合成法でNiFe合金およびNiFe/Cu多層ナノワイヤ(NW)ネットワークを成長させました。NiFe合金NWネットワークは大きな熱電力を示し、これは多層NW構造の面垂直電流(CPP)幾何学においてほぼ保持されます。多層NiFe/Cu NWで巨大磁気熱電力(MTP)効果を実証し、室温(300 K)で25%、100 K付近で60%に達しました。室温で-12.3 μV/Kの大きなスピン依存ゼーベック係数を取得しました。大きなMTP効果は、NWネットワークベースの柔軟デバイスの熱電特性を磁気的に制御するアプローチを示しています。 はじめに スピントロニクス材料における熱

概要 GeTeは重要な狭バンドギャップ半導体材料であり、相変化メモリやスピントロニクスデバイスへの応用が見つかっています。しかし、室温動作赤外線光起電力検出器への応用については研究されていません。本研究では、マグネトロンスパッタリング法でGeTeナノ薄膜を成長させ、その物理的・電気的・光学的特性を調査しました。GeTe/Siヘテロ接合ベースの高性能赤外線光起電力検出器を実証し、室温で850 nm光照射において8 × 10¹¹ Jonesの検出感度を達成しました。 背景 夜間撮像、安全、リモートセンシング、食品検査、生物学など多くの潜在的応用があるため、赤外線検出器への関心が高まっています[1