Enhancement of carrier mobility and development of superconducting properties in heavy pnictogen square net insulators

重氮方网绝缘体载流子迁移率的增强和超导性能的发展

基本信息

批准号：
21K14532
负责人：
河底秀幸
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

今年度は、多層膜固相エピタキシー法を用い、異なる単結晶基板上に、La2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成を試みた。単結晶基板としてはMgO (格子ミスマッチ: -3.6%)、SrF2 (-0.73%)、MgAl2O4 (0.63%)、GdScO3 (2.6%)、DyScO3 (3.1%)、NdGaO3 (5.5%)、LaAlO3 (6.4%)を用いた。結果としては、MgO(001)基板のみで単相かつ高結晶性のLa2O2Sb(001)エピタキシャル薄膜が得られたが、それ以外の基板では、La2O3やLaOFなどの不純物相の形成により、La2O2Sb(001)エピタキシャル薄膜を単相で得ることはできなかった。これらの結果から、多層膜固相エピタキシー法では、良好な格子ミスマッチだけではなく、前駆体多層膜との反応し難さという観点での基板の選定が重要であることがわかった。さらに、上記のLa2O2Sbエピタキシャル薄膜の合成条件の最適化の過程で、1000℃近くの高温条件において、MgAl2O4(001)基板上に岩塩構造のLaSb(001)エピタキシャル薄膜の合成を見出した。高温条件に由来して高い結晶性が実現し、LaSb(001)エピタキシャル薄膜における室温の電気抵抗率は、単結晶バルク試料と同程度となった。LaSbなどの希土類モノニクタイドの薄膜合成では、ニクトゲンの蒸発のしやすさから、分子線エピタキシー法などによる直接成膜では、400℃程度が上限であり、蒸気圧の高い元素を含む物質の薄膜合成における多層膜固相エピタキシー法の有用性を示すことができた。また、La2O2SbなどのRE2O2Pn (RE = 希土類元素; Pn = Sb, Bi)に関するこれまでの研究成果などをまとめたレビュー論文をiScience誌に出版した。

今年，我们尝试使用多层固相外延法在不同的单晶底物上合成LA2O2SB外延薄膜。作为单晶底物，使用了MGO（晶格不匹配：-3.6％），SRF2（-0.73％），MGAL2O4（0.63％），GDSCO3（2.6％），Dysco3（3.1％），NDGAO3（5.5％）和Laalo3（6.4％）。结果，仅使用MGO（001）底物获得了单相和高度结晶的LA2O2SB（001）外延薄膜，但是在其他底物上，无法通过形成单个相位LA2O2SB（001）的单个相位薄膜来形成一个杂质相，例如La2o3或La2o3或la2o3或la2o3或laof of。这些结果表明，在多层固相外延法中，重要的是从不仅良好的晶格不匹配的角度选择底物，而且与前体多层膜反应的难度也很难。此外，在优化上述LA2O2SB外延薄膜的合成条件期间，发现了在近1000°C的高温条件下，在MGAL2O4（001）底物上的LASB（001）外延薄膜的合成具有岩盐盐结构。由于高温条件而达到了高结晶度，LASB（001）外延薄膜的室温电阻率与单晶散装样品的相似。在稀土单细胞（如LASB）的合成中，由于尼克特基因的蒸发易于蒸发，分子束外延法的直接膜形成的上限约为400°C。此外，一份评论论文汇编了先前关于RE2O2PN的研究结果（RE =稀土元素； Pn = SB，BI），例如ISCIENCE中的LA2O2SB。