2013 Fiscal Year Research-status Report
ZrCuSiAs型遷移金属化合物の水素置換による電子・磁気機能制御
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25810035
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松石 聡 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 准教授 (30452006)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 固体化学 / 水素陰イオン |
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| Research Abstract |
ZrCuSiAs型LaZnAsO中の酸素サイトへの水素陰イオンH-置換およびZnサイトへのMn置換を試みた。本実験は水素置換によって導入される伝導電子とMn間の相互作用に基づく電子・磁気機能発現を目的としている。試料合成にはベルト型超高圧装置を用いた。従来のZrCuSiAs型水素化物の合成例を参考にして、合成条件は1100℃, 2GPa、加熱保持時間30分とした。La2O3, LaAs, LaH2, Zn3As2, Zn2AsおよびMn3As2を出発原料として混合し、反応させることで、LaZnAsO、LaZnAsO0.9H0.1およびLaZn0.9Mn0.1AsO0.9H0.1の合成に成功した。水素置換試料では、NaBH4およびCa(OH)2を水素源として用いることで高圧水素雰囲気下で合成を行ったが、粉末X線回折測定の結果、原料が還元されて分解するといった事象は起こらず、ZrCuSiAs型の結晶相が安定に存在することが確かめられた。合成されたLaZnAsOは室温で1 M Ω・cm以上の高い抵抗率を示し、伝導電子や正孔を供給する欠陥の生成が高圧合成法では抑制されていることが示された。一方、水素置換を行った試料では2 k Ω・cm程度までの抵抗の低下がみられ、電気伝導度の温度依存性から、その活性化エネルギーは0.4eV程度と見積もられた。Mn共置換試料でも同程度の電気抵抗がみられた。現在のところMn置換による強磁性等への変化はみられていない。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
水素陰イオン置換の効果により、電気伝導性の向上は見られたものの、その伝導性は熱活性化型のままであり、
大量ドープの結果である金属的伝導の実現に至っていない。またMn置換による磁性も現在のところ観測されていない。
金属的伝導性と磁性の発現は今後の研究を展開する上で重要である。水素置換量が期待している値よりも小さい可能性が高い。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは合成圧力および合成温度を調整することで、水素置換のための条件最適化行う。水素置換によってLaZnAsO型結晶相が分解してしまうという
ことは起きていないので、水素置換と、それによる十分な量の電子ドープは実現可能であると期待される。同時に合成法が確立されているLaMnAsO1-xHxの合成を行い、いずれの試料に関しても、光学測定などの物性測定を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
消耗品費で試薬を購入したが、金額の問題で使用予定のものすべての購入はできなかった。
残額は今後使用予定の試薬の単価よりも小さく、来年度分と合わせたほうが効率的な購入が可能であると判断したため。
試薬代の一部として使用する。
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