1998 Fiscal Year Annual Research Report
ペロブスカイト型酸化物におけるプロトン伝導の制御とダイナミクスの研究
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10740139
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐多 教子 東北大学, 科学計測研究所, 助手 (20271984)
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| Keywords | プロトン導電性酸化物 / 酸化物人工格子 / レーザーアブレーション / 顕微ラマン分光 / FTIR-ATR / O-H伸縮振動 / RHEED / 格子歪 |
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| Research Abstract |
本年度はレーザーアブレーション装置を用いてMgO(100),Si基板(FTIR-ATR用)上に,プロトン導電性・格子定数の異なるSrCeO_3,SrZrO_3,SrTiO_3を交互に積層させたペロブスカイト型酸化物人工格子を作製し,RHEED,X線回折,顕微ラマン分光,FTIR-ATRなどの実験を行ないその構造やプロトンの挙動などについて調べた。
人工格子の構造:反射高速電子線回折(RHEED)像の観察によって,人工格子の成長方位が[100]方向で基板との格子マッチングがよく積層周期が短いほど作製した人工格子の結晶性がよいことがわかった.また,人工格子の成長方向の格子面間隔は[211]方向に成長した膜では積層周期に依存せず一定であったのに対して,SrTiO_3をバッファ層として基板と人工格子の間に挿入し,[100]方向に成長させた場合は積層周期に依存して変化し,より大きな歪みを保持していることがわかった.
顕微ラマン分光:本年度購入したCCDカメラを2次元検出器として使用し,人工格子のラマン散乱スペクトルの測定を行なった.その結果,人工格子にすることで結晶の対称性が向上することと,成長方向・積層周期に依存して歪み量が変化する様子が確かめられた.この結果はX線回折の結果を支持している.
FTIR-ATR:減衰全反射法(ATR)によって赤外吸収スペクトルを測定し,人工格子におけるO-H伸縮振動による吸収を観測することができた.その結果,この伸縮振動モードは人工格子の積層比によって異なることが明らかになった.積層比の違いで格子歪みが変化することが既に確かめられており,格子歪みによってプロトンと酸素の結合状態が変化することが示唆される.
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[Publications] N.Sata,et al.: "Proton Dynamics Study in Solid Solution and Superlattice of Perovskite-Type Oxides" Solid State Ionics: Science & technology. 281-285 (1998)
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[Publications] A.Kunimatsu,et al.: "An ERDA Study on Proton Migration Induced by Electric Potential in SrZrO_3,SrCeO_3 and BaCeO_3 Oxides: Measurement of Proton Transport Number and Proton Diffusivity" Mat.Res.Soc.Symp.Proc.513. 209-214 (1988)
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[Publications] T.Higuchi,et al.: "Photoemission study on protonic conductor p-type SrTiO_3" Solid State Ionics. 108. 349-353 (1998)
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[Publications] K.Kakinuma,et al.: "Absorption spectra and electronic structure of PrBa_2Cu_3O_y" J.Appl.Phys.83. 4436-4441 (1998)
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[Publications] T.Higuchi,et al.: "Electronic structure of p-type SrTiO_3 by photoemission spectroscopy" Phys.Rev.B. 57. 6978-6983 (1998)
