Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、安定な2価イオンをとる希土類(RE: Eu2+,Yb2+)を利用した窒素水素化合物(RE2NH,RENH)を創製し、光照射による水素の荷電状態変化を利用した光学・磁気・エレクトロニクス材料を開拓することを目的とする。2 価希土類(RE)イオンのEu2+とYb2+の窒素水素化合物(RE2NH, RENH)を創製し、光・電気・磁気が交差相関した新奇光応答材料を開拓する。この発現機構を、特にNが関与する機序について透過電子顕微鏡・放射光測定から微視的に解明する。
水素を含む複合アニオン化合物は、異種アニオンのアシストによって水素の荷電状態を柔軟にとることができ、それを活かした物質創製・物性発現が注目されている。本研究では、このような窒素水素化合物をエピタキシャル薄膜として合成し、方位を規定した物性や触媒特性の評価を目指している。希土類元素のターゲットから窒素・水素を混合しながら薄膜を作製したところ、弱い回折しか得られず、帰属がうまくできないため相の同定には至らなかった。そこで、以前に作製に成功したCa2NHエピタキシャル薄膜の条件最適化を見直してみたところ、層状電子化物であるCa2N相の合成ができることがわかった。YSZ(111)やGaN(0001)基板上にCa2N(001)が、MgO(100)基板上にCa2N(104)エピタキシャル薄膜を選択成長させることに成功した。大気不安定であるこのCa2N薄膜の上に保護膜を堆積して大気中に取り出し、エピタキシャル薄膜の輸送特性を測定したところ、10 Kにて抵抗率4.8×10^-5 Ωcm、キャリア密度1.7×10^22 cm-3、移動度7.8 cm2V-1s-1の値を得た。また、光学透過率を測定したところ、730 nmにて49%の透過率を示した。キャリア密度が~10^22 cm-3と大きいにもかかわらず、透過性を示すことから、Ca2Nが単なる金属ではない電気・光学特性を有することがわかった。これは希土類元素の層状電子化物への展開も期待できる成果である。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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J. Vac. Sci. Technol. A
Volume: 42 Issue: 2 Pages: 023402-023402
10.1116/6.0003256
Crystal Growth & Design
Volume: 23 Issue: 10 Pages: 7103-7108
10.1021/acs.cgd.3c00376
The Journal of Physical Chemistry Letters
Volume: 13 Issue: 43 Pages: 10169-10174
10.1021/acs.jpclett.2c02617
