超イオン導電体におけるイオンダイナミックスのホ-ルバ-ニングによる研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460069
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 末元 徹 東京大学, 物性研究所, 助教授 (50134052)
• 研究分担者: 田中 耕一郎 東京大学, 物性研究所, 助手 (90212034)
• キーワード: 超イオン導電体 / ホ-ルバ-ニング / FLN / ジルコニア / セリア

研究概要

1.プロ-ブイオンとしてEu^<3+>を微量ド-プしたCeO_2ーY_2O_3、ZrO_2ーY_2O_3について、基底状態 ^7F_0から ^5D_0への遷移に対応する吸収遷移について、サイト選択励起下の発光スペクトル、励起スペクトル、Y濃度依存性などを詳しく調べた。その結果、3価イオンのサイトは、Ce系では、vacancyを伴わないサイト、最隣接に1個のvacancyを伴うサイト、第二隣接にvacancyを伴うサイトに分類された。Zr系では、vacancyを伴わないサイト、最隣接に1個及び2個のvacancyを伴うサイトに分類された。
2.種々のY濃度を持つYSZに、Eu^<3+>をド-プした試料について、FLNの測定を行なった結果、9mol%YSZにおける均一幅は、80Kから室温の範囲で、T^<2.6>に比例することが分かった。これは、Eu^<3+>をド-プした多くのガラスで見られている、T^2依存性に近い。一方、不均一幅はY濃度とともに急速に増加して行く。周波数多重メモリ-の材料として重要なパラメ-タ-であるR=(不均一幅/均一幅)を評価してみると、20Kでは19mol%で最大値5000となり、この系が、メモリ-や時間領域ホログラムの材料として、有望であることが示された。
3.YSZ(Y_2O_310mol%)に1mol%のPr^<3+>をド-プした系において、 ^3H_4ー ^1D_2に対応する6115Aの吸収帯に25K以下で、永続的ホ-ルが生じることを見いだした。また、ホ-ル幅は、4.2Kにおいて0.35GHzであり、4.2Kから20Kの範囲でT^<1.3>に比例するという結果が得られたが、これは、均一幅がTLS(two level system)との相互作用で決まっていることを示唆している。
特に、上の2,3は、高分解能分光を初めてYSZに初めて適用したものであり、この系のミクロな研究の出発点になると同時に、時間領域ホログラムの素材としての応用の可能性を示したものと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] H.Yugami,T.Watanabe,T.Suemoto,S.Shin,S.Sobajima and M.Ishigame: "Control of Oxygen Deficiency in Superconducting Y_1 Ba_2 Cu_3 O_<7ーy> Films Using a SolidーState Electrolyte" Jpn.J.Appl.Phys.28. L1411-1414 (1989)
• [文献書誌] T.Suemoto: "Quasielastic light scattering in superionic conductors" Solid State Ionics. 40/41. 250-254 (1990)
• [文献書誌] H.Yugami,A.Koike,A.Nakajima,M.Ishigame and T.Suemoto: "SiteーSelective Spectroscopy of Eu^<3+> in YSZ and Y^<3+>ーDoped CeO_2" Solid State Ionics. 40/41. 316-319 (1990)
• [文献書誌] T.Suemoto and H.Arashi: "Practical measurement of diffusion constants in sintered zirconias by using light scattering method" J.Appl.Phys.(1991)
• [文献書誌] M.Ishigame,T.Suemoto and S.Shin: "Light scattering in superionic conductors (review)" Solid State Ionics.
• [文献書誌] H.Yugami,A.Nakajima,M.Ishigame and T.Suemoto: "Study of local structurs in superionic conductor;Y^<3+>ーDoped CeO_2 by using site selective spectroscopy" Phys.Rev.
• [文献書誌] H.Yugami,A.Koike,M.Ishigame and T.Suemoto: "Relationship between local structures and ionic conductivity in ZrO_2ーY_2O_3 studied by site selective spectroscopy" Phys.Rev.
• [文献書誌] H.Yugami,M.Ishigame and T.Suemoto: "Fluorescence Line Narrowing Study of Eu^<3+> in YSZ:A possibility of application for a optical memory material" Optics Letters.
• [文献書誌] K.Tanaka,T.Okuno,H.Yugami,M.Ishigame and T.Suemoto: "Persistent Spectral HoleーBurning of Pr^<3+>ions in Yttria Stabilized Zirconia:A new holeーburning material" Optics Communications.