2022 Fiscal Year Annual Research Report
希土類窒素水素化合物の創製と窒素がもたらす物性変調機序の微視的解明
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
22H04506
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 亮太 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70611953)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 薄膜物性 / 窒素水素化物 / 電子化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、2価金属イオンの窒化物・窒素水素化物に着目し、新たな材料創製を目指している。これまでにCa2NH(ヒドリド体)/CaNH(プロトン体)の選択合成に成功しており、アルカリ土類金属や2価の希土類を利用した新物性を探索している。
2023年度は、Ca2NH(ヒドリド体)/CaNH(プロトン体)の選択合成の条件最適化の際に新たに見出したCa2N:e-電子化物の作製に取り組んだ。Ca金属ターゲットを出発点とし、微量の窒素を混合しながら反応性スパッタ法による成膜を行うと、~10-5 Ohm cmの抵抗率を示す伝導性に優れた薄膜を得た。X線回折およびラマン分光の結果から、この相はCa2N:e-電子化物であることを確認している。
Ca2N:e-は大気不安定のため、物性測定には領域内共同研究による大気非曝露環境下におけるHall効果測定を実施した。4 Kでの移動度が15 cm2/Vsと単結晶の~1000 cm2/Vsには及んでいないことから、薄膜の結晶性向上が次年度の課題となった。
同様の手法にて、2価が安定である希土類元素としてEuとYbに着目し、窒化物・窒素水素化物・電子化物の合成に取り組む。希土類におけるスピンの自由度の関係した新物性の探索に取り組む予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的である窒素水素化物のほかに、Ca2N電子化物の薄膜成長に成功した。このCa2Nは大気環境で速やかに分解してしまうことから、キャラクタライゼーションに難航している。しかしながら、これまで薄膜電池の研究の経験を活かし、この問題の解決は可能と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、このCa2Nの薄膜の品質向上と電子・光学特性に解析、希土類元素(Eu2+、Yb2+)に着目した新奇物質の合成に取り組む。
現状では酸化物単結晶基板を用いているが、界面における酸化物イオンとのミキシングによる薄膜の品質低下が予想されている。そこで、SiC単結晶基板などを用いた界面からの高品質な薄膜成長を目指す。また、窒化物を候補とした保護膜の検討を行い、Hall効果測定を通じた輸送特性を評価し、イントリンシックな電気・光学特性の評価を行う予定である。
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Research Products
(6 results)
