2025年 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情報】

〇電気通信研究所　准教授　平永良臣
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 複数の金属元素が同時に存在して初めてウルツ鉱構造を有する複合窒化物において、圧電性や強誘電性を示す物質を世界で初めて作製。
• さまざまな組成の窒化物に応用可能であり、より広い組成範囲でウルツ鉱構造物質の発見に期待。
• 高周波のノイズフィルタや超低消費電力で高速動作する不揮発性メモリへの応用が可能。

【概要】

東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 材料系の影山壮太郎大学院生（修士2年）、岡本一輝助教、舟窪浩教授、横田紘子教授、米国のペンシルベニア州立大のVenkatraman Gopalan（ベンカタラマン?ゴパラン）教授、東北大学の平永良臣准教授、上智大学 理工学部の内田寛教授らは、二つの元素が存在する、ウルツ鉱構造窒化物において、圧電性（用語1）や強誘電性（用語2）を示す物質を作製することに世界で初めて成功しました。

ウルツ鉱構造を有する窒化物は、ノーベル賞を受賞した青色LEDで使用されている窒化ガリウム（GaN）や、スマートフォンの高周波ノイズフィルタで使用されている窒化アルミニウム（AlN）に代表される、優れた機能性物質群です。さらに近年では、従来の半導体に加えて、絶縁体の形で、エネルギー変換材料や強誘電体メモリなどへの応用も急激に進んでいます。しかし、選択できる金属元素の種類が限られているため、制御できる特性の範囲も限定されてしまうという問題点がありました。

今回の研究では、資源量が豊富なマグネシウム（Mg）とシリコン（Si）の二つの元素を含む窒化物で、GaNやAlNと同じウルツ鉱構造の絶縁体MgSiN₂薄膜の作製に世界で初めて成功しました。このウルツ鉱構造の絶縁体は、MgやSiのいずれかのみでは合成できず、二つの元素が同時に存在することで作製が可能になります。得られた物質は、既知の物質とほぼ同等の光学および圧電特性を有することも確認されました。この成果により、他にもさらに多くの組成でのウルツ鉱構造物質合成が可能になり、それによって、従来考えられていたよりも飛躍的に幅広い特性が実現することが期待できます。

本成果は、2月6日付（現地時間）で「Advanced Electronic Materials」誌に掲載されました。

【用語解説】

（1）圧電性：電気的なエネルギーを機械的なエネルギーに変換する特性。

（2）強誘電性：プラスとマイナスに帯電している元素から構成されている物質のうち、電圧をかける方向によって、プラスとマイナスの元素の位置を変えることができる特性。

【論文情報】

掲載誌：Advanced Electronic Materials
論文タイトル：Realization of Non-equilibrium Wurtzite Structure in Heterovalent Ternary MgSiN2 Film Grown by Reactive Sputtering
著者：Sotaro Kageyama, Kazuki Okamoto, Shinnosuke Yasuoka, Keisuke Ide, Kota Hanzawa, Yoshiomi Hiranaga, Pochun Hsieh, Sankalpa Hazra, Albert Suceava, Akash Saha, Hiroko Yokota, Kei Shigematsu, Masaki Azuma, Venkatraman Gopalan, Hiroshi Uchida, Hidenori Hiramatsu, Hiroshi Funakubo
Adv. Electron. Mater. 2025, 2400880
DOI： 10.1002/aelm.202400880

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学電気通信研究所
准教授　平永 良臣
TEL:022-217-5528
E-mail: hiranaga*riec.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（報道に関すること）
東北大学電気通信研究所総務係
TEL：022-217-5420
E-mail：riec-somu*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）