新奇量子現象を示す層状無機セラミックス材料の合成と評価

具有新颖量子现象的层状无机陶瓷材料的合成与评价

• 批准号: 17750059
• 负责人: 加藤 将樹
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Doshisha University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750059/
• 关键词: 層状化合物; セラミックス; コバルト酸化物; インターカレーション; 金属半導体転移; 層状型化合物; 高温超伝導; 低次元物性; 層状化合物; セラミックス; コバルト酸化物; インターカレーション; 金属半導体転移; 層状型化合物; 高温超伝導; 低次元物性

近年Co酸化物における初めての超伝導体が発見され,この化合物の結晶構造における三角格子CoO_2層のスピンフラストレーションが,超伝導発現に寄与していると考えられている.本年は,層状無機セラミックス化合物の中で,特にBi_2Sr_2Co_2O_yに着目した.この化合物は,Co酸化物超伝導体と同様の三角格子CoO_2層を有する.したがってCoO_2層のキャリアー濃度や結晶構造を変化させることにより,三角格子CoO_2層の電子状態を制御できると考えられる.そこでCoO_2層のキャリアー濃度を変化させるために元素置換を行い,さらに,CoO_2層間距離を制御するためにヨウ素,臭素をインターカレートした試料を作成し,その物性を詳細に評価し,構造と物性の関連について考察した.まずPbを置換した試料Bi_<2-x>Pb_xSr_2Co_2O_yにおいて,磁気・電気的特性の評価より,Pbを置換することにより,CoO_2層にキャリアーがドープされたことを確認した.次にBi_2Sr_2Co_2O_y相および,元素置換された化合物において,適切な反応条件下においてヨウ素および臭素がインターカレートされることを確認した.インターカレーションによりCoO_2面内構造は変化せず,層間距離のみ大きく増加することが分かった.得られた試料の磁気・電気的特性の測定結果より,ヨウ素をインターカレートした試料ではCoO_2層の二次元性が増加し,金属的になったと考えられる.また臭素をインターカレートした試料では,電気抵抗率の絶対値はホスト物質,ヨウ素をインターカレートした試料よりも小さくなり,さらに低温において金属-半導体転移が見られた。これらの結果から,CoO_2層間に臭素を含むブロック層を介して結合が生じていると考えられる.金属状態における電気抵抗率は金属-半導体転移以上の温度でT^2に比例しており,詳細な解析の結果,この領域において電子相関が強められていることが明らかとなった.このような電子相関が強く金属的な領域では,新奇な物性の発現が期待され,今後詳細な物性評価が必要であると考えられる.

近年来，已经发现了CO氧化物中的第一个超导体，并且认为该化合物的晶体结构中三角形晶格COO_2层的自旋挫败感有助于超导性。今年，我们专注于分层无机陶瓷化合物中的BI_2SR_2CO_2O_Y。该化合物具有类似于氧化物超导体的三角形晶格COO_2层。因此，COO_2层的晶体以相同的方式使用。人们认为，可以通过改变载体浓度和晶体结构来控制三角晶格COO_2层的电子状态。因此，进行了元素取代以改变COO_2层的载体浓度，此外，与碘和溴创建了插入的样品，以控制COO_2层之间的距离，并详细评估了物理性能，并考虑了结构和物理性质之间的关系。首先，更换了替换PB的样品BI_ <2-X>。在pb_xsr_2co_2o_y中，可以通过更换PB来确认在COO_2层中掺杂载体。接下来，确认在BI_2SR_2CO_2O_Y相的适当反应条件下碘和溴在适当的反应条件下进行了插入，并进行了基本取代的化合物。发现COO_2平面结构中的涂层没有变化，并且仅层间距离显着增加。从测量所获得的样品的磁性和电气性能的结果来看，可以认为与碘相结合的样品中COO_2层的二维性增加，使其成为金属。此外，在与溴相互插入的样品中，电阻率的绝对值小于与宿主材料和碘相结合的样品的绝对值，并且在较低温度下观察到金属 - 轴导剂过渡。这些结果表明，通过包含溴的块层，COO_2层之间发生键合。金属状态的电阻率与金属轴向导体过渡的温度上的T^2成正比，详细的分析表明，该区域的电子相关性得到了增强。在电子相关性且金属质量强的区域中，预计将表现出新的物理特性，并在将来评估详细的物理特性。