• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

ペロブスカイト型酸化物におけるプロトン伝導の制御とダイナミクスの研究

Research Project

Project/Area Number 10740139
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

佐多 教子  東北大学, 科学計測研究所, 助手 (20271984)

Project Period (FY) 1998 – 1999
Project Status Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 1999: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 1998: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywordsプロトン導電性酸化物 / ペロブスカイト型酸化物 / 人工超格子 / レーザーアブレーション / FTIR-ATR / O-H伸縮振動 / 水素結合 / 格子歪 / 酸化物人工格子 / 顕微ラマン分光 / RHEED
Research Abstract

前年度までにレーザーアブレーション法によりMgO(100),Si基板(FTIR-ATR用)上に、プロトン導電性・格子状数の異なるSrCeO_3,SrZrO_3,SrTiO_3を交互に積層させたペロブスカイト型酸化物人工超格子を作製し、超格子にすることで結晶の対称性が向上すること、成長方向・積層周期に依存して歪み量が変化することを明らかにした。また、減衰全反射法(ATR)によって人工格子におけるO-H伸縮振動による赤外吸収を観測し、この方法が人工超格子のプロトンのダイナミクスを調べる手段として有効であることを確かめた。本年度は、このFTIR-ATR法の有効性に着目し、格子歪の異なる試料のO-H伸縮振動を定量的に調べ、格子歪とO-H伸縮振動の関係を定量的に調べた。
Si(111)単結晶基板上に作製した人工超格子はSrCeO_3,SrZrO_3の[211]方向に成長し、SrCeO_3は面内で圧縮、成長方向に膨張し、逆にSrZrO_3は面内で膨張、成長方向に圧縮していると考えられる。Yb^<3+>をドープしたSrCeO_3,SrZrO_3の人工格子は約3050、3450cm^<-1>を中心とした幅の広いガウシアン型のO-H吸収バンドを示し、これらの吸収強度はSrCeO_3,SrZrO_3の積層比に依存していることから、低波数側、高波数側のバンドはそれぞれ主にSrZrO_3、SrCeO_3が寄与していると結論づけた。また、これらの中心波数は人工超格子の周期長の減少とともに低下し、その割合はSrCeO_3,SrZrO_3の積層比に依存する。つまり、格子歪が変化するとO-H結合の強さが変化することが確かめられた。一方、この実験で採用した測定条件では成長方向の振動成分に対して感度が高い。このこととSrCeO_3,SrZrO_3の格子の長さの変化から考察すると、人工超格子中のプロトンが水素結合的にO-O間に存在することを裏付ける傾向を示した。

Report

(2 results)
  • 1999 Annual Research Report
  • 1998 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All Other

All Publications (11 results)

  • [Publications] N.Sata, et al.: "O-H stretching vibration in perovskite-type proton conducting superlattice"Solid State Ionics. (in press). (2000)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] T.Higuchi, T.Tsukamoto, N.Sata, et al.: "Hole state and defect structure of protonic conductor SrTiO_3 observed by high-resolution X-ray absorption spectroscopy"Solid State Ionics. (in press). (2000)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] N.Sata, et al.: "Proton Diffusion in SrZr_<0.95>Y_<0.05>O_3 Observed by Quasielastic Neutron Scattering"Journal of the Physical Society of Japan. 68. 3600-3602 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] N.Sata, H.Yugami, et al.: "Proton conduction in mixed perovskite-type oxides"Solid State Ionics. 125. 383-387 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] N.Sata, et al.: "Proton Dynamics Study in Solid Solution and Superlattice of Perovskite-Type Oxides"Solid State Ionics : Science & Technology. 281-285 (1998)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] T.Higuchi, T.Tsukamoto, N.Sata, et al.: "Electronic structure of p-type SrTiO_3 by photoemission spectroscopy"Phys.& Rev. B. 57. 6978-6983 (1998)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] N.Sata,et al.: "Proton Dynamics Study in Solid Solution and Superlattice of Perovskite-Type Oxides" Solid State Ionics: Science & technology. 281-285 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] A.Kunimatsu,et al.: "An ERDA Study on Proton Migration Induced by Electric Potential in SrZrO_3,SrCeO_3 and BaCeO_3 Oxides: Measurement of Proton Transport Number and Proton Diffusivity" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.513. 209-214 (1988)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] T.Higuchi,et al.: "Photoemission study on protonic conductor p-type SrTiO_3" Solid State Ionics. 108. 349-353 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] K.Kakinuma,et al.: "Absorption spectra and electronic structure of PrBa_2Cu_3O_y" J.Appl.Phys.83. 4436-4441 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] T.Higuchi,et al.: "Electronic structure of p-type SrTiO_3 by photoemission spectroscopy" Phys.Rev.B. 57. 6978-6983 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report

URL: 

Published: 1998-04-01   Modified: 2020-05-15  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi