| Project/Area Number |
22K20347
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0202:Condensed matter physics, plasma science, nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Osada Motoki 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00956287)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 酸化物 / 薄膜 / 超伝導 / ニッケル酸化物 / 酸化物ヘテロ構造 / 酸化物エレクトロニクス / 強相関電子系 |
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| Outline of Research at the Start |
2019年のニッケル酸化物超伝導の発見は、高温超伝導機構の解明に向け、新しい道筋を与えた。しかし、ニッケル酸化物で起きる超伝導は、これまで正孔ドープした化合物に限られており、電子ドープ型化合物の合成報告はまだない。これは、母物質において、ニッケルがすでに Ni1+という異常低原子価状態をとっており、直接的にAサイトを4+イオンで部分置換することが困難であることに起因する。本研究では、酸化物ヘテロ構造による界面電荷移動を利用して、ニッケル酸化物の電子ドープを試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this project, we established the synthesis conditions for infinite-layer nickelate superconductors and attempted hole- and electron-doping. For hole-doping, we successfully expanded the superconducting phase in the temperature-Sr space through systematic investigations with various Sr-doping levels and adjustments to the reduction temperature, leading to higher superconducting transition temperatures than previously reported. In our attempt at electron-doping, we fabricated a LaFeO3/LaNiO3 heterostructure and stabilized LaFeOx/LaNiO2 thin films through a reduction process, although zero resistance has not been observed. The established synthesis conditions for high-crystallinity samples in this study are expected to serve as a platform for further studies on nickelate superconductors.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
無限層ニッケル酸化物で発現する超伝導は、母物質にキャリアをドープすることで起きる。これまで、超伝導の実現は正孔ドープされた化合物に限られており、電子ドープ型化合物の合成報告はまだない。
本課題では、まず正孔ドープ型ニッケル酸化物の合成条件を確立し、還元温度を最適化することで、既報文献より高い超伝導転移温度を持つ試料の作製に成功した。次に、エピタキシャルヘテロ構造による界面電荷移動によって電子ドープを試みたが、ゼロ抵抗は観測できなかった。本課題で実施した研究により、結晶の乱れの少ない試料が実現し、今後、ニッケル酸化物超伝導のさらなる本質的な物性が明らかになることが期待される。
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