界面構造制御された機能調和人工格子による生体情報伝達システム模倣型センサの創成

使用具有受控界面结构的功能协调人工晶格创建生物信息传输系统模拟传感器

基本信息

批准号：
03J03748
负责人：
柳田剛
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

強磁性半導体であるマンガン酸化物を用いた電子の流れおよびスピン自由度の制御(スピントロニクス)は、生体情報伝達システム模倣型センサの創成に大きく寄与することが期待されている。これまでに主に研究されてきた2価のカチオンをドープされたホールドープ系では、マンガン3d軌道の電子状態はt_<2g>^3e_g^1とt_<2g>^3である。これに対して4価のカチオンをドープされた系では、その電子状態はt_<2g>^3e_g^1とt_<2g>^3e_g^2となりe_g軌道にエレクトロンがドープされた系に成りえることが示唆されている。そこで、本研究ではCeイオン(4価)をLaMnO_3中にドープした系について検討した。レーザーMBE法を用いてLa_<1-x>Ce_xMnO_3薄膜を作製した。成膜後にアニール処理を行ったところ、アニール温度の上昇に伴い金属絶縁体転移が発現しその転移温度が上昇していることが明らかとなった。同様の傾向が磁気特性においても見られ、そのキュリー温度はアニール温度に伴い上昇した。Hall効果測定、熱起電力測定、TEM-EDS法により薄膜中のキャリアタイプおよび微細構造について検討したところ、ペロブスカイト構造とは異なるCeO_2析出相がナノクラスタ(XRD測定では検出不可能として存在していることが明らかとなった。以上の結果は、Ce-doped LaMnO_3系における相転移現象CeO_2ナノクラスタ形成に起因するホールドーピングに由来するものであることを示している。そこで、Aサイトにイオン半径の異なるNdを用いた(Nd,Ce)MnO_3系について検討を行った。興味深いことに、(Nd,Ce)MnO_3系においては(La,Ce)MnO_3系で見られたようなCe-richナノクラスタは全く観察されなかった。これらの結果は(Nd,Ce)MnO_3系が本質的に(La,Ce)MnO_3系と異なる物性を有していることを示唆するものである。

可以预期，使用铁磁性半导体锰氧化物对电子流量和自旋的自由度（Spintronics）将极大地有助于创建生物识别信息传输系统模拟传感器。在掺杂二价阳离子的孔掺杂系统中，迄今为止已经研究了，锰3D轨道的电子状态为t_ <2g>^3e_g^1和t_ <2g>^3。相比之下，在掺杂四位价阳离子的系统中，系统的电子状态为t_ <2g>^3e_g^1和t_ <2g>^3e_g^2，这表明该系统可以用E_G Orbital中的电子掺杂。因此，在这项研究中，我们研究了一个系统，该系统将CE离子（四载）掺入Lamno_3中。 LA_ <1-X> CE_XMNO_3使用激光MBE方法制备薄膜。膜沉积后，据揭示了金属绝缘子的转变，随着退火温度升高，过渡温度升高。在磁性特性中观察到了类似的趋势，并且随着退火温度的体温升高。当我们使用HALL效应测量，热电学力量测量和Tem-Eds方法研究薄膜中的载体类型和微观结构时，据揭示CEO_2沉淀相与钙钛矿结构不同，这与纳米固定器（XRD测量）不同。以上结果表明，CE掺杂这表明LAMNO_3系统中的相变现象来自由CEO_2纳米群体的形成引起的孔掺杂。因此，我们在A位置使用不同离子半径的ND研究了（ND，CE）MNO_3系统。有趣的是，在（ND，CE）MNO_3系统中观察到（LA，CE）MNO_3系统中没有看到的富含CE的纳米簇。这些结果表明（ND，CE）MNO_3系统与（LA，CE）MNO_3系统具有不同的物理特性。