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トポタクティック合成法による新奇酸化物薄膜の創出

Research Project

Project/Area Number 14J10064
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

片山 司  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywordsトポタクティック / 遷移金属酸化物 / 薄膜 / パルスレーザー堆積法 / 混合アニオン酸化物 / 低温合成手法 / 酸フッ化物 / 酸化物薄膜 / アニオン置換
Outline of Annual Research Achievements

今年度は以下の2つの点において研究が進んだ。
【①ペロブスカイト鉄酸フッ化物SrFeO3-xFx薄膜の電子状態解明】ペロブスカイト鉄酸化物は光触媒や光起電力など様々な光機能を示す。その様な化合物のバンドギャップ制御を行う手法として、近年酸素サイトへのアニオン置換が注目を集めている。今回私はSrFeOx薄膜にフッ素を入れる手法を開発し、フッ素量制御に成功した。またフッ素量の異なるいくつかのSrFeOxFy薄膜を作製し、その光学バンドギャップを測定することで、系統的な光学特性を観察した。バンドギャップはフッ素量増加と共に増大し、SrFeO2FではLaFeO3よりも広いバンドギャップを持つことが明らかになった。理論計算を行った結果、このバンドギャップ拡張がフッ素によるボンド角の大きな曲りに起因することが示唆された。また光電子分光測定により電子状態を観測し、理論計算を補佐する結果を得た。これらの結果はApplied Physics Expressの注目論文(Spotlight)に選ばれた。
【②ヒドリド酸化物SrVO2H薄膜の電子状態観測】ヒドリドは負の価数を持つ水素イオン(H-)であり、近年高イオン伝導や超伝導の発現で注目を集めている。新しく報告されたSrVO2HはVO2面が2次元的に拡がり、V-Hボンドが直線に並ぶペロブスカイトでは初めての構造を有していた。今回私はSrVO2H薄膜をSrTiO3単結晶基板上に作製することに成功した。SrVO2H薄膜はc軸配向しており、V-Hボンドが面直方向に揃っていることが明らかになった。またX線吸収測定、光電子分光測定からバナジウムの価数が3価であることを確かめた。これは水素がH-として存在していることを示している。さらにヒドリド置換によりSr 3dの結合エネルギーが低エネルギー側にシフトすること、そして絶縁体転移することを見出した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Experimental and theoretical investigation of electronic structure of SrFeO3-xFx epitaxial thin films prepared via topotactic reaction2016

    • Author(s)
      T. Katayama, A. Chikamatsu, H. Kamisaka, H. Kumigashira, and T. Hasegawa
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 025801-1

    • DOI

      10.7567/apex.9.025801

    • NAID

      210000137799

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Topotactic reductive synthesis of A-site cation-ordered perovskite YBaCo2Ox ( x = 4.5-5.5) epitaxial thin films2016

    • Author(s)
      T. Katayama, A. Chikamatsu, T. Fukumura, T. Hasegawa
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 55 Issue: 4S Pages: 04EJ05-04EJ05

    • DOI

      10.7567/jjap.55.04ej05

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Topotactic synthesis of strontium cobalt oxyhydride thin film with perovskite structure2015

    • Author(s)
      T. Katayama, A. Chikamatsu, H. Kamisaka, Y. Yokoyama, Y. Hirata, H. Wadati, T. Fukumura, T. Hasegawa
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 5 Issue: 10 Pages: 107147-1

    • DOI

      10.1063/1.4935190

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Effects of Cr substitution on the magnetic and transport properties and electronic states of SrRuO3 epitaxial thin films2015

    • Author(s)
      K. Kurita, A. Chikamatsu, K. Shigematsu, T. Katayama, H. Kumigashira, T. Fukumura, and T. Hasegawa
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 92 Issue: 11 Pages: 115153-1

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.115153

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topotactic reductive fluorination of strontium cobalt oxide epitaxial thin films2015

    • Author(s)
      片山司、近松彰、広瀬靖、福村知昭、長谷川哲也
    • Journal Title

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      Volume: 73 Issue: 3 Pages: 527-530

    • DOI

      10.1007/s10971-014-3499-x

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Topotactic fluorination of strontium iron oxide thin films using polyvinylidene fluoride2014

    • Author(s)
      片山司、近松彰、広瀬靖、高木亮介、神坂英幸、福村知昭、長谷川哲也
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 2 Issue: 27 Pages: 5350-5356

    • DOI

      10.1039/c4tc00558a

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Topotactic Reductive Synthesis of A-site Cation-Ordered PerovskiteYBaCo2Ox (x = 4.5-5.5) Epitaxial Thin Films2015

    • Author(s)
      T. Katayama, A. Chikamatsu, T. Fukumura, and T. Hasegawa
    • Organizer
      Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-09-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Topotactic reactions of strontium cobalt oxide thin films with metal hydride2015

    • Author(s)
      T. Katayama, A. Chikamatsu, Y. Hirose, T. Fukumura, and T. Hasegawa
    • Organizer
      European Materials Research Society (E-MRS) 2015 Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Warsaw (Poland)
    • Year and Date
      2015-09-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トポタクティック酸化・還元法によるAサイト秩序型ペロブスカイトYBaCo2Ox (x = 4.5-6)エピタキシャル薄膜の作製2015

    • Author(s)
      片山司、近松彰、福村知昭、長谷川哲也
    • Organizer
      2015年春季 第62回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川県東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト構造を有するコバルト系ヒドリド酸化物薄膜の作製2014

    • Author(s)
      片山司、近松彰、神坂英幸、広瀬靖、福村知昭、長谷川哲也
    • Organizer
      2014年秋季 第75回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      北海道札幌市北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Topotactic Fluorination of SrFeO2.5 and SrCoO2.5 Thin Films by Using Polyvinylidene Fluoride2014

    • Author(s)
      片山司、近松彰、広瀬靖、福村知昭、長谷川哲也
    • Organizer
      European Materials Research Society 2014 spring meeting
    • Place of Presentation
      フランス リール
    • Year and Date
      2014-05-26 – 2014-05-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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