秩序無秩序相が誘起するニッケル層状酸化物の新奇金属絶縁体転移と超伝導物性への展開

有序-无序相诱导镍层状氧化物的新型金属-绝缘体转变及超导性能的发展

• 批准号: 22KJ0267
• 负责人: 松本 倖汰
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0267/
• 关键词: 局所原子配列制御; 粉末X線回折; 結晶相の熱的スイッチング; 層状遷移金属酸化物; リートベルト解析; 相変化材料

本研究では、岩塩層のSr/Bi配列が異なるSr2.5Bi0.5NiO5の多結晶試料を合成し、結晶構造解析と基礎物性の温度依存性の評価を行った。また、単結晶の合成条件を検討した。ポストアニールを行った多結晶試料について、SPring-8にて粉末X線回折測定を行い、4種類のSr/Bi配列の結晶構造を同定した。4種類の結晶構造はそれぞれ、既知の完全秩序相、新規に発見した秩序相、無秩序相、完全無秩序相であった。また、800 ℃前後でのアニールでは、磁性絶縁体の新物質であるダブルペロブスカイトSr2BiNiO4.5に相変化することもわかった。基礎物性の評価により、Sr2.5Bi0.5NiO5は金属的な基底状態をとる常磁性体であるものの、Sr/Bi配列によって電気抵抗率が大きく異なることがわかった。室温から950 °Cに至る高温領域での電気抵抗率も評価した。その結果、Sr/Bi配列の秩序構造と無秩序構造、および秩序構造とダブルペロブスカイトが、熱的にスイッチング可能であることを見出した。さらに、構造のスイッチングに伴い、102倍と109倍という顕著な電気抵抗率の変化を示すことがわかった。これは、カルコゲナイド相変化材料と同様な、大きな電気抵抗率変化を伴う相変化である。構造変化の過程について明らかにするため、SPring-8において加熱・冷却中のin-situ測定も行った。Sr/Bi配列が秩序配列から無秩序配列に変化し、直方晶相を経て、ダブルペロブスカイトに構造変化する様子を観察できたが、試料ホルダーの変形により冷却中の構造変化の観察はできなかった。また、Ptるつぼを使ったフラックス法による単結晶合成を試みたが、合成条件が還元的になってしまい、Sr2.5Bi0.5NiO5ではなく、NiOの単結晶が合成された。

在本研究中，我们在岩盐层中合成了具有不同Sr/Bi排列的Sr2.5Bi0.5NiO5多晶样品，分析了晶体结构，并评估了基本物理性质的温度依赖性。我们还研究了合成单晶的条件。在 SPring-8 上对退火后的多晶样品进行粉末 X 射线衍射测量，确定了四种类型的 Sr/Bi 阵列晶体结构。四种晶体结构是已知的完全有序相、新发现的有序相、无序相和完全无序相。研究还发现，在 800 °C 左右的退火会导致相变，形成双钙钛矿 Sr2BiNiO4.5，这是一种用于磁绝缘体的新材料。基本物理性质的评估表明，尽管Sr2.5Bi0.5NiO5是具有金属基态的顺磁性材料，但其电阻率根据Sr/Bi排列而变化很大。还在室温至950°C的高温范围内评估了电阻率。结果，我们发现有序和无序的Sr/Bi阵列结构，以及有序结构和双钙钛矿都可以进行热切换。此外，我们还发现，随着结构的切换，电阻率会显着变化 102 倍和 109 倍。这是一种伴随着较大电阻率变化的相变，类似于硫族化物相变材料。为了阐明结构变化的过程，还在SPring-8上进行了加热和冷却过程中的原位测量。虽然可以观察到Sr/Bi排列从有序排列变为无序排列，经过矩形相，然后将其结构转变为双钙钛矿，但由于冷却过程中的结构变化而无法观察到。样品架变形。我们还尝试使用Pt坩埚通过熔剂法合成单晶，但合成条件变为还原性，并且合成了NiO单晶而不是Sr2.5Bi0.5NiO5。

项目成果

層状酸化物Sr2.5Bi0.5NiO5における結晶相の熱的スイッチングが誘起する巨大な電気抵抗率変化

层状氧化物Sr2.5Bi0.5NiO5中晶相热转换引起的巨大电阻率变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本倖汰; 河底秀幸; 西堀英治; 福村知昭
• 通讯作者: 福村知昭

ペロブスカイト構造を基調とするニッケル酸化物における熱的な結晶構造・電気伝導性の可逆制御

基于钙钛矿结构的氧化镍热晶体结构和电导率的可逆控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本倖汰

結晶体、相変化メモリ、結晶体の製造方法及び相変化メモリの製造方法

晶体、相变存储器、晶体的制造方法以及相变存储器的制造方法

• 发表时间: 2022