2017 Fiscal Year Annual Research Report
Searching for new materials functions by atomic layer control
| Project Area | Exploration of nanostructure-property relationships for materials innovation |
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| Project/Area Number |
25106007
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
太田 裕道 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80372530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平松 秀典 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (80598136)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ層 / 人工超格子 / 電界変調法 / 鉄系超伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超精密薄膜合成法を駆使して、原子レベルで厚さ制御されたナノ層を作製し、その新しい材料機能の探索を行うとともに、作製したモデル試料を他班に提供することでナノ構造情報の開拓を行ってきた。下記に最終年度の主な研究成果を示す。
【高い熱電変換出力因子を示す酸化物人工超格子を実現】A01(イ)班の原子分解能電子顕微鏡観察技術とA02(エ)班の第一原理計算による電子構造解析技術のサポートを受け、SrTiO3系人工超格子の熱電特性改善に取り組んだ。[N単位格子 SrTi1-xNbxO3|11単位格子SrTiO3]10人工超格子を作製し、その熱電特性を詳細に調べたところ、N=1、x=0.6の人工超格子が室温で~5 mW/mK2の熱電変換出力因子を示すことが分かった。この出力因子はバルクSrTi1-xNbxO3で得られる最大の出力因子の約2倍である。
【高電子移動度を示す透明酸化物半導体薄膜を実現】LaドープBaSnO3薄膜をSrTiO3基板上に作製し、その電子輸送特性の膜厚依存性を計測したところ、薄膜/基板界面近傍の薄膜側のキャリア濃度、移動度が共に低いことを見出した。A01(イ)班及び海外共同研究者の協力により、低移動度の原因が酸素不足であることを突き止め、オゾン雰囲気下での成膜によりこの問題を解決した。
【高臨界電流鉄系超伝導体を実現】将来の超伝導線材としての応用を見据え、実際に銅酸化物超伝導体に適用されている金属テープ基板上へのナノ層作製を開始した。面内配向度が8度と銅酸化物超伝導体では適用できない低品質のテープ基板上においても、その臨界電流の粒界臨界角度が9度と非常に大きいという鉄系超伝導体の特徴を反映して、9 Tの高磁場下で実用レベルに匹敵する0.1 MA/cm2の臨界電流密度を達成した。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(70 results)
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[Journal Article] Directing oxygen vacancy channels in SrFeO2.5 epitaxial thin films2018
Author(s)
Amit Khare, Jaekwang Lee, Jaeseoung Park, Gi-Yeop Kim, Si-Young Choi, Takayoshi Katase, Seulki Roh, Tae Sup Yoo, Jungseek Hwang, Hiromichi Ohta, Junwoo Son, Woo Seok Choi
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Journal Title
ACS Appl. Mater. Interfaces
Volume: 10
Pages: 4831-4837
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Multiple Color Inorganic Thin-Film Phosphor, RE-Doped Amorphous Gallium Oxide (RE = Rare Earth: Pr, Sm, Tb, and Dy), Deposited at Room Temperature2018
Author(s)
N. Watanabe, K. Ide, J. Kim, T. Katase, H. Hiramatsu, H. Hosono, T. Kamiya
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Journal Title
Phys. Status Solidi A
Volume: N/A
Pages: 1700833-1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Topotactic Metal-Insulator Transition in Epitaxial SrFeOx Thin Films2017
Author(s)
Amit Khare, Dongwon Shin, Taesup Yoo, Minu Kim, Tae Dong Kang, Jaekwang Lee, Seulki Roh, Jungseek Hwang, Sung Wng Kim, Tae Won Noh, Hiromichi Ohta, Woo Seok Choi
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Journal Title
Adv. Mater.
Volume: 29
Pages: 1606566-1-9
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Multiple Roles of Hydrogen Treatments in Amorphous In-Ga-Zn-O Films2017
Author(s)
H. Tang, Y. Kishida, K. Ide, Y. Toda, H. Hiramatsu, S. Matsuishi, S. Ueda, N. Ohashi, H. Kumomi, H. Hosono, T. Kamiya
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Journal Title
ECS J. Solid State Sci. Technol.
Volume: 6
Pages: 365-372
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Structure determination in thin film Ba1-xLaxFe2As2: Relation between the FeAs4 geometry and superconductivity2017
Author(s)
K. Kobayashi, A. Nakao, S. Maki, J. Yamaura, T. Katase, H. Sato, H. Sagayama, R. Kumai, Y. Kuramoto, Y. Murakami, H. Hiramatsu, and H. Hosono
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 96
Pages: 125116-1-5
DOI
Peer Reviewed
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