| 研究概要 |
イオン結合性の結晶の電子伝導を調ベる為に,昨年度に引続き今年度も研究対象をイオン結合の強いNiO,イオン結合が主体であるが共有結合成分も含むをMn_3O_4,又コンデンサー素子としての可能性を持つペロヴスカイト構造を基本としているSrMnO_3を選んだ。これらの酸化物は化学量論状態では絶縁体であるので,不純物の添加等により伝導性を与えた。即ち,NiOとMn_3O_4にLiを添加し,LixNi_<1-X>O,LixMn_3O_4を合成し,又SrMnO_3は熱処理により酸素欠損状態SrMnO_<3-X>を作製した。その結果LixNi_<1-X>OはP-型半導体になり,他の二つの結晶はn-型半導体になった。これらの酸化物の電子伝導機構はいずれも帯理論では説明が困難であり,量子効果の一種である強い電子-フォノン相互作用により形成された準粒子状態のポーラロンが伝導担体であると考えられている。本研究では実験と理論計算を併用し,この準粒子の動的運動を解明し,この新しい電子伝導機構のコンデンサー素子開発への応用の可能性を調ベている。
今年度得られた研究結果は以下の通りである。
1.LixNi_<1-X>Oの中では酸素イオンに局在した正孔が非断熱ポーラロンを形成し,これが伝導担体となり,酸素イオン間のhoppingにより電子伝導を与えることが解明された。
2.LixMn_3O_4ではMnイオンに局在した電子がポーラロンを形成し,これが電子伝導を与えている可能性を強く示唆する実験結果が得られた。
3.SrMnO_<3-X>の実験結果もポーラロン伝導である可能性が大きいが,その詳細の機構解明には更に時間が必要である。但しSrMnO_<3-X>誘電率は6×10^4程度であるがLaの添加により6×10^5程度まで増加することがわかり,新しいコンデンサー開発の可能性を示している。
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