光で制御される電子部品の研究が進展(Towards light-controlled electronic components)

2025-10-10 フランス国立科学研究センター(CNRS)

フランス国立科学研究センター(CNRS)主導の国際研究チームは、光照射によって酸化物層間界面に高移動度電子ガスを生成し、光を消すと消失する現象を発見した。電子ガスは従来電気信号でしか制御できなかったが、光による生成に成功したのは初めて。光制御型電子デバイスは高速・低消費電力で、チップ上の電気接点を最大3分の1削減できる可能性がある。光により電流が暗所の10万倍増幅されるなど、光電子融合デバイスや量子計算への応用が期待される。成果は『Nature Materials』に掲載。

<関連情報>

光誘起高移動度電子ガスによる無限層ニッケル酸塩/SrTiO3界面における巨大光伝導 Giant photoconductance at infinite-layer nickelate/SrTiO3 interfaces via an optically induced high-mobility electron gas

David Sanchez-Manzano,G. Krieger,A. Raji,B. Geisler,H. Sahib,V. Humbert,H. Jaffrès,J. Santamaría,R. Pentcheva,A. Gloter,D. Preziosi & Javier E. Villegas
Nature Materials  Published:10 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41563-025-02363-y

光で制御される電子部品の研究が進展(Towards light-controlled electronic components)

Abstract

Two-dimensional electron gases (2DEGs) at oxide interfaces are promising for electronics because of desirable ingredients such as spin–orbit coupling and strong correlations that can be leveraged to bridge into spintronics or photonics. In this context, the ability to manipulate oxide 2DEGs via external knobs is particularly important. Here we show that a volatile high-mobility 2DEG can be photogenerated at the interface between SrTiO3 (001) and infinite-layer NdNiO2, where such an electronic state is otherwise absent. This allows us to optically switch the 2DEG between ON and OFF, leading to a giant, instantaneous conductivity variation. The key ingredients for this effect are the structural and electronic reconstructions at the NdNiO2//SrTiO3 interface, together with a built-in interfacial electric field that promotes the occupation of the Ti 3dxy band by the photogenerated carriers. By contributing to understanding photoconductance at complex-oxide interfaces, our results pave the way to engineer the photoresponse of strongly correlated electrons.

0402電気応用
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