酸化物人工超格子薄膜での酸素イオン伝導の次元制御と界面イオン伝導の解明

• 研究課題/領域番号: 15K13670
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 島川 祐一 京都大学, 化学研究所, 教授 (20372550)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 機能性酸化物 / 薄膜 / イオン伝導

研究成果の概要

本研究では、資源・エネルギー・環境問題の解決に資する材料として、原子層レベルで成長を制御したエピタキシャル薄膜での酸素イオン伝導に注目した。作製した[SrFeO2.5]/[GdScO3]ヘテロ構造をHAADF-およびABF-STEMで観察した結果、厚さ約5 nm程度の界面近傍領域では、Feイオンの酸素八面体構造での配位環境が無秩序となった特異な高温構造が安定化されることを見い出した。これは、SrFeO2.5が800℃以上の高温で示す高い酸素イオン伝導がヘテロ構造界面では室温で実現する可能性を示唆するものである。界面イオン伝導の有無を含む詳細な特性評価は現在も発展的に進めているところである

研究成果

• [国際共同研究] モンペリエ大学(フランス)
• [国際共同研究] モンペリエ大学(フランス)
• [雑誌論文] Interfacially engineered oxygen octahedral rotations and their impact on strain relief in coherently grown SrRuO3 films (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, Y. Wakabayashi, H. Tajiri, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: 94 号: 2 ページ: 024112-024112
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.024112
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orbital magnetic moments in SrRuO3 epitaxial thin films with interfacially controlled magnetic anisotropy (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, M. Mizumaki, T. Nishimura, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Phys. Rev., B 巻: 94 号: 21 ページ: 214420-214420
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.214420
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 酸化物薄膜ヘテロ構造中の酸素配位環境の直接観察と制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 菅 大介、島川 祐一
  • 雑誌名: 紛体および粉末冶金 巻: 63 ページ: 829-834
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning magnetic anisotropy by interfacially engineering the oxygen coordination environment in a transition metal oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, R. Aso, R. Sato, M. Haruta, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 15 号: 4 ページ: 432-437
  • DOI: 10.1038/nmat4580
  • 査読あり
• [学会発表] Tuning magnetic anisotropy by interfacially engineering the oxygen coordination environment in a transition-metal oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: D. Kan , R. Aso, R. Sato, M. Haruta, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 学会等名: 2016 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: Phoenix, USA
  • 年月日: 2016-03-31
  • 国際学会
• [学会発表] 新規酸化物Ba2LaGaO5の合成と結晶構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 熊 鵬、市川 能也、齊藤 高志、菅 大介、保坂 祥輝、島川 祐一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 年会
  • 発表場所: 早稲田
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] ScとGaを含むペロブスカイト構造酸化物の酸素イオン伝導性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 市川 能也、島川 祐一、Serena Corallini、Monica Cretti、Werner Paulus
  • 学会等名: 日本セラミックス協会 年会
  • 発表場所: 早稲田
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Control of physical properties by cation order in perovskite-structure transition-metal oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimakawa
  • 学会等名: 4th Workshop on Complex Oxides
  • 発表場所: Porquerolles, France
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 京都大学化学研究所、島川研究室
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~shimakgr/index.html