酸化物新物質の創製と機能の探索

新型氧化物材料的创造及其功能探索

基本信息

批准号：
08044135
负责人：
山内尚雄
金额：
$ 18.62万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for international Scientific Research
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

共同研究のパートナーであるヘルシンキ工科大のProf.NiinistoとDr.Karppinenとは、高温超伝導物質結晶内のキャリア分布と超伝導特性の向上に関する実験および結果の検討を行った。ペンシルバニア州立大のProf.Schlomとは酸化物の薄膜形成と電子機能について討論した。1998年11月12〜13日には、"International Workshop on Chemical Desigh and Processing of High-T_cSuperconductors IV"をDr.KarppinenとProf.Schlomとともに開催し、本共同研究の今までの成果を発表した。またヘルシンキ工科大のProf.NiinistoとはALE法による超伝導薄膜合成と、コンビナトリアルケミストリー法の材料開発への応用に関する研究協力を行った。主な成果は以下の通りである。● 単位格子内ホール分布を自在に制御できる超伝導物質シリーズ、(Yb,Ca)(Ba,Sr)_2CU_3O_<7-d>を合成し、T_cを低下させずに不可逆磁場特性が大きく向上した試料の作製に成功した。ボンド・バレンス計算やX線吸収実験結果より、キャリアの分布を均一にすると、不可逆磁場特性が大きく向上することを見いだし、実際に物質を創製しこれを実証した。● Ba-Ca-Cu-O系で最も高い臨界温度126Kをもつが非常に不安定な超伝導物質を合成し、この相がBa_2Ca_2Cu_3O_y(0223相)であり、大気中で"水"を含むH_5Ba_2Ca_2Cu_3O_y(H-5223相)に変化する過程を初めて解明した。これら2相を比較すると、後者の不可逆磁場特性はむしろ優れており、磁場特性は構造よりもキャリアの空間分布異方性により支配されることがわかった。● 酸化物ヘテロ接合の完全制御をめざし、酸化物最表面構造の実空間原子レベル同定技術を確立し、成膜条件と結晶成長表面の定量的な相関を解明した。● 新奇な磁気特性創成をめざし、強磁性酸化物におけるナノワイヤー、ナノドット低次元構造の構築に成功し、磁気特性の次元依存性についての基礎的知見を得ることができた。● レーザーMBEをベースとするコンビナトリアルレーザーMBEおよび超格子製造装置のコンセプトを提案してこれを作製し、原子レベルで制御した多層薄膜のパラレル合成に世界で初めて成功した。また、室温紫外レーザー光の発振を見出したZnOナノドット膜のバンドギャップ制御に、コンビナトリアルレーザーMBE法が極めて有効な手法であることを明らかにした。

赫尔辛基技术大学联合研究合作伙伴的Niinisto和Karppinen教授对高温超导材料晶体的载体分布和超导性能的改善进行了实验和研究。宾夕法尼亚州的Schlom教授讨论了薄氧化物膜和电子功能的形成。从1998年11月12日至13日，与Karppinen博士和Schlom教授一起举行了有关化学索取和高-T_CSUPERCODUCTORS IV的国际研讨会，以介绍迄今为止这项联合研究的结果。赫尔辛基技术大学还与Niinisto教授合作，使用啤酒法和组合化学方法的应用在材料开发中的应用中合成了超导薄膜。主要结果如下：●我们合成了一个超导材料系列（YB，CA）（BA，SR）_2CU_3O_ <7-D>，该> <7-D>允许在单位单元中自由控制孔分布，并以显着改善的不可逆磁场特性而成功地制造了样品，而无需降低T_C。基于键价计算和X射线吸收实验，我们发现均匀的载体分布显着改善了不可逆的磁场特性，并且实际上已经创建并证明了这一点。 ●我们首次合成了BA-CA-CU-O系统中126K临界温度最高的超导材料，并且该阶段为BA_2CA_2CU_3O_Y（0223阶段），并转化为H_5BA_2CA_2CA_2CA_2CA_2CU_3O_3O_Y（H-522223阶段）比较这两个阶段，发现后者不可逆的磁场特性相当出色，并且磁场特性受载体的空间分布的各向异性而不是结构的控制。 ●为了完全控制氧化物异质结，我们为大多数表面氧化物结构建立了一种真实的空间原子水平识别技术，并阐明了膜形成条件与晶体生长表面之间的定量相关性。 ●为了创建新型磁性，我们成功地在铁磁氧化物中成功构建了低维纳米线和纳米结构，并获得了有关磁性特性尺寸依赖性的基本知识。 ●我们提出了基于激光MBE的组合激光MBE和超晶格制造设备的概念，并制造了它，并成为了在原子水平控制的世界首次成功合成多层薄膜。还揭示了组合激光MBE方法是控制ZnO纳米膜的带隙的极有效方法，该方法发现室温紫外线激光光的振荡。