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。

使用氧化锰（一种铁磁半导体）控制电子流和自旋自由度（自旋电子学）预计将极大地有助于创建模仿生物信息传输系统的传感器。目前主要研究的二价阳离子掺杂空穴掺杂体系中，锰3d轨道的电子态为t_<2g>^3e_g^1和t_<2g>^3。另一方面，在掺杂四价阳离子的体系中，电子态为t_<2g>^3e_g^1和t_<2g>^3e_g^2，这意味着e_g轨道可以掺杂电子。因此，在本研究中，我们研究了 LaMnO_3 掺杂 Ce 离子（四价）的体系。采用激光MBE法制备了La_<1-x>Ce_xMnO_3薄膜。当成膜后进行退火时，明显的是，随着退火温度升高，发生金属-绝缘体转变，并且转变温度升高。在磁性能中观察到类似的趋势，其中居里温度随着退火温度的增加而增加。当我们使用霍尔效应测量、热电动势测量和TEM-EDS方法检查薄膜中的载流子类型和微观结构时，我们发现与钙钛矿结构不同的CeO_2沉淀相以纳米团簇的形式存在（XRD测量无法检测到）上述结果表明，Ce 掺杂。这表明LaMnO_3体系中的相变现象是由于CeO_2纳米团簇的形成引起的空穴掺杂，因此，我们在A位使用不同离子半径的Nd研究了(Nd,Ce)MnO_3体系。 ND,这些结果表明，在Ce)MnO_3体系中，没有观察到(La,Ce)MnO_3体系中所见的富Ce纳米团簇，这表明它具有与MnO_3体系不同的物理性质。