Valence fluctuations and volumetric functions in samarium monosulfide SmS
| Project/Area Number |
20H00346
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹中 康司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60283454)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松野 丈夫 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (00443028)
片山 尚幸 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50623758)
鈴木 博之 東京大学, 物性研究所, 高度学術専門職員 (60354370)
今中 康貴 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 副プラットフォーム長 (70354371)
横山 泰範 函館工業高等専門学校, 一般系, 准教授 (80402486)
岡本 佳比古 東京大学, 物性研究所, 教授 (90435636)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥21,970,000 (Direct Cost: ¥16,900,000、Indirect Cost: ¥5,070,000)
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| Keywords | 価数揺動 / 金属絶縁体転移 / 電場誘起転移 / 硫化サマリウム / 電子構造 / 価数転移 / 光反射率 / 体積機能 / アクチュエータ |
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| Outline of Research at the Start |
一硫化サマリウムSmSの価数揺動に起因する4f電子数と体積の相関を、徹底的な組成の制御とFermi準位付近の電子構造やSmの価数状態の評価により解明し、革新的なアクチュエータ材料を創製する。SmSは(4f)6と(4f)5(5d)1、2つの電子配置が拮抗しており、後者は格子体積が9%小さい。前者は絶縁体で7F0の非磁性状態、後者は金属的で6H5/2の磁性状態であるため、電場や磁場により絶縁体-金属転移を誘起できれば、体積を制御できる。これを活用し、ピエゾ材料や磁歪材料のような従来の「歪駆動アクチュエータ」材料の欠点を克服しうる、新しい「体積変化駆動アクチュエータ」材料を創製する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
体積変化機構と密接に関係のあるSmSの電子状態の特徴を明らかにする目的で、様々な元素を置換したSm1-xRxS（R: Y, Ce. Nd）について、単結晶を合成し、下記の実験を行った。
(1)液体窒素温度ならびに室温において電場誘起絶縁体金属転移とそれに付随する体積変化の検証を行った。その結果、電場誘起転移において歪が出現することはなく、体積の変化は確認できなかった。
(2)ドーパント種の違いが価数転移に与える効果の違いを検証するために、系統的な光電子分光実験を行った。その結果、x=0.20に固定した組成について、ドーピング量としては同じであるが、価数転移の進行がドーパント種により異なり、Y、Ce、Ndの順にSmの価数が大きくなる傾向が出た。x=0.2で固定した同じ一連のSm1-xRxSについてなされた反射分光実験でも、やはりY、Ce、Ndの順に価数転移がより進行する傾向が得られたことと矛盾しない結果となった。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Electroactive actuator composites utilizing volume change induced by insulator-to-metal transition in VO22023
Author(s)
K. Takenaka, Y. Mizuno, J. Shibutani, K. Kishida, K. Takada, K. Yagi, Y. Yokoyama, N. Katayama, Y. Okamoto, D. Hirai, T. Hatano, and A. Fujita
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 123
Issue: 23
DOI
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Peer Reviewed
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