| 研究課題/領域番号 |
20H02704
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 (2022-2023)
東北大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
岡 大地 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (20756514)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | アンダーソン局在 / 金属絶縁体転移 / 酸化物 / 酸窒化物 / エピタキシー / 複合アニオン / 超伝導 / 電子相関 / 二核錯体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高温超電導体開発の指針に電子相関の導入があり、これまでモット絶縁体の相転移現象が盛んに研究されてきた。一方、超伝導体相とアンダーソン絶縁体相が隣接する例も存在する。このような系で局在を抑制できれば新たな超伝導体探索の指針になり得る。本研究では局在を決定づけるパラメータとして、理論で検討されてきた不規則性・次元性に加えて、軌道分布に着目する。導電性酸化物を対象に、金属・絶縁体相図を実験的に作成する。得られた相図から局在による絶縁化を抑制するための指針を見出し、超伝導体をはじめとする機能性材料の開発を行う。くわえて、発見した超伝導体を用いたエピタキシャル接合素子の作成にも取り組む。
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| 研究成果の概要 |
Nb系酸化物および酸窒化物、V系層状酸化物、Ru酸化物、希土類単酸化物といった電子相関系導電性酸化物を対象に電子局在に由来する金属絶縁体転移を誘起する要因を詳細に評価した。その結果、アニオン配列の不規則性が電子間クーロン相互作用よりも顕著に働き得ること、電気伝導層や膜厚を低下させることで次元性誘起の金属絶縁体転移が発現するが、同時に層間相互作用によって弱局在の発現が決定づけられることを見出した。また、軌道分布の拡大は電気伝導性の向上につながることが分かった。希土類単酸化物では局在4f電子の数に応じて遍歴的な5d電子の移動度に変化が見られるとともに、超伝導ヘテロ構造の作製に適用可能であった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では電子相関系酸化物においてアニオン配列、層構造、格子歪み、膜厚、軌道分布の大きさといった要素が電子局在を引き起こす具体的な条件を実験的に検証することができ、これらのパラメータの制御方法が開発された。また、本研究では多様な酸化物を高品質なエピタキシャル薄膜として合成するための合成手法開発という面でも多様な手法を見出すことができ、理論的に高温超伝導を発現すると期待される層状酸化物のエピタキシャル合成も可能となった。これらの知見や技術は、今後、超伝導体をはじめとする導電性材料の開発に活用できると期待される。
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