エネルギー関連機能性多元系物質の結晶育成機構および電気輸送特性の解明

阐明能量相关功能多组分材料的晶体生长机制和电传输特性

基本信息

批准号：
21K04909
负责人：
宮川宣明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04909/
关键词：
透明導電性半導体加圧式光学フローティングゾーン法大型単結晶異方的電気伝導特性光学バンドギャップ強電子相関系超伝導体金属誘起化合物分解法薄膜エネルギー関連多元化合物結晶育成機構電気輸送特性透明導電性材料超伝導材料

项目摘要

エネルギー枯渇問題に貢献できる物質材料の結晶育成とその輸送特性に関する研究として、透明導電性酸化物（TCO）と強電子相関系超伝導体に焦点を当て研究を進めている。TCOに関しては、昨年に引き続き空間群R-3mである(InGaO3)1(ZnO)n (IGZO1n：n=奇数)単結晶の良質化、空間群P6_3/mmcとなるIGZO12単結晶の良質化および酸素アニール処理によるキャリア数の制御条件を確立した。良質化には、ロッド回転数の増加と育成された単結晶を種結晶に用いる多段階成長が有効であることを明らかにした。空間群の違いが物性にどのような影響を与えるか調べるためにIGZO12に対して、ab面内およびc軸方向電気伝導度、ホール効果、光吸収測定を行った。その結果、(Ga,Zn)-O層内でのカチオンの構造乱雑性の少ないIGZO12で若干の電気伝導度の異方性が小さくなるという予備的なデータが得られた。電気伝導度の異方性を制御する目的で、IGZO13のGaサイトをInで置換したIn2O3(ZnO)3（＝IZO13)の単結晶育成に取り組み、その良質化条件を明らかにし、その電気特性を調べた。その結果、In置換により、as-grown結晶のキャリア数は10倍以上となることを明らかにした。また予備的データでは、GaサイトをInで置換することにより電気伝導度の異方性をコントロールできる傾向を示すことができた。強電子相関系超伝導体に関しては、昨年度MOD法によりエピタキシャル成長させる条件を確立した(Nd,Sr)NiO3（113型）に対して、CaH2を用いた低温長時間還元により(Nd,Sr)NiO2（112型）の育成に成功した。しかし、Sr量を増やした厚膜では、表面近傍では界面圧力が緩和され、ルドルスデン・ホッパー相が表面近傍に現れ、超伝導化を阻害している可能性があることを示すことができた。

作为对材料材料的晶体生长的研究，可能导致能量耗竭及其运输特性的问题，我们专注于透明的导电氧化物（TCO）和强相关的超导体。关于TCO，与上一年一样，我们已经建立了改善单晶质量（Ingao3）1（ZnO）N（ZnO）N（Igzo1n：n =奇数）R-3M，Igzo12中单晶的质量，Igzo12中具有空间组P6_3/MMC和OXEN的控制条件的IGZO12中的单晶质量。据揭示，随着种子晶体的种子晶体，增加了杆旋转速度和多阶段的生长，可有效提高质量。为了研究空间组对物理特性的差异的影响，我们对AB平面和C轴方向的电导率，HALL效应和光吸收进行了测量。结果，已经获得了初步数据，即在Igzo12中降低了某些电导率各向异性，在（GA，Zn）-O层中的阳离子中的结构混乱较少。为了控制电导率的各向异性，我们致力于生长的In2O3（ZnO）3（= izo13）的单晶，其中Igzo13的GA位点被IN替换，并阐明了改善质量并检查其电气特性的条件。结果，揭示了生长晶体中的载体数量成为替代载体数量的10倍以上。此外，初步数据显示了通过用IN替换GA位点来控制电导率各向异性的趋势。关于强型电子相关的超导体，我们成功地开发了（ND，SR）NiO3（型113），该Nio3（型113）去年使用MOD方法确定了外延生长的条件，以及（ND，SR）NiO2（型112）（112）（型112）（型112）通过在低温下使用CAH2在低温下降低。然而，在SR含量增加的厚膜中，界面压力在表面附近放松，表明鲁道斯登 - 霍普尔相可能会出现在表面附近，表明它可能抑制超导性。