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。

我们的研究重点是透明导电氧化物（TCO）和强相关超导体，作为可能导致能量消耗问题的材料的晶体生长和传输特性的研究。在TCO方面，我们将继续提高空间群R-3m的(InGaO3)1(ZnO)n(IGZO1n：n=奇数)单晶的质量，提高空间群P6_3/mmc的IGZO12单晶的质量，并提高氧我们建立了通过退火控制载流子数量的条件。结果表明，提高棒旋转速度和使用生长的单晶作为籽晶进行多步生长对于提高质量是有效的。为了研究空间群的差异如何影响物理性质，我们对 IGZO12 进行了 ab 面和 c 轴电导率、霍尔效应和光学吸收测量。结果，获得了初步数据，IGZO12的电导率各向异性稍小，其(Ga,Zn)-O层中的阳离子的结构无序性较小。为了控制电导率的各向异性，我们进行了将IGZO13的Ga位点替换为In的In2O3(ZnO)3(=IZO13)单晶的生长，明确了提高其品质的条件，并对其进行了研究。我研究了它的电气特性。结果表明，通过 In 取代，生长晶体中的载流子数量增加了 10 倍以上。初步数据还表明，通过用In取代Ga位点可以控制电导率的各向异性。关于强电子关联超导体，去年利用MOD法建立了外延生长条件的(Nd,Sr)NiO3(113型)，通过低温长周期生长(Nd,Sr)NiO2(113型)。使用CaH2.-term还原剂112型）已成功培养。然而，在 Sr 含量增加的厚膜中，界面压力在表面附近松弛，我们能够证明 Rudolsden-Hopper 相出现在表面附近，可能会抑制超导性。