X線、電子線吸収によるpブロック含有導電性セラミックスの電子伝導バンドの解析

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05805054
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 橋本 拓也 東京大学, 教養学部, 助手 (20212136)
• キーワード: BaPb_<1-X>Bi_XO_<3-δ> / 酸素不定比性 / MgIn_2O_<4-δ> / X線吸収 / ゼ-ベック係数 / 高温熱天秤 / 高温導電率 / 電子構造

研究概要

pブロック含有導電性セラミックスとして超伝導体としての興味からBaPb_<1-X>Bi_XO_<3-δ>を、透明導電体の興味からMgIn_2O_<4-δ>を研究対象に選定し以下の事を明らかにした。
(1)MgIn_2O_<4-δ>の電子伝導バンドの解析
昨年度、作製に成功したMgIn_2O_<4-δ>薄膜を用いて、本物質の電子伝導バンドをX線吸収測定により解析した。InのL吸収端でのpre-edgeの存在を明らかにし、伝導帯がInの5s軌道から構成されている事を実験的に明確にした。
(2)BaPb_<1-X>Bi_XO_<3-δ>のX線吸収スペクトルの酸素不定比性δによる変化
昨年度、BaPb_<1-X>Bi_XO_<3-δ>の結晶構造・輸送特性は酸素不定比量δにより大きく影響される事を明らかにした。δによる電子状態の変化を明らかにするために、様々なδを持つ試料についてX線吸収スペクトルを測定した。δによるスペクトルの変化は小さく、酸素欠損による電子キャリア濃度変化や伝導帯の主成分の軌道の状態変化は少ないことが示唆された。
(3)BaPb_<1-X>Bi_XO_<3-δ>の酸素欠損の導電特性に与える影響のメカニズムの解明
X線吸収測定からδによるキャリア濃度変化は小さい事が示唆された。他に熱天秤、高温導電率、ゼ-ベック係数の測定も試みたところ、酸素欠損はキャリア発生源ではなく、散乱源として振る舞うことが解った。本結果はX線吸収測定と良く対応した。さらにゼ-ベック係数の温度変化を解析したところ、このシステムは金属的挙動をとる電子と半導体的挙動をとるホールの共存系である事を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] H.Un'no et al: "Preparation of MgIn_2O_<4-X> Thin Films on Glass Substrate by RF-Sputtering" Jpn.J.Appl.Phys.32. L1260-L1262 (1993)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Crystal Stnscture of BaBi_<1-X>Pb_XO_3 and Its Effect on Chemical State of Bi" Rep.Res.Lab.Eng.Mater.,TIT. 18. 9-14 (1993)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Effect of Oxygen-Deficiency on the Structure and Conduction Behavior of BiPb_<0.75>Bi_<0.25>O_<3-δ>" Solid State Commun.87. 251-254 (1993)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Oxygen Deficiency in BaBi_<0.25>Pb_<0.75>O_<3-δ> and Its Effect on the Conduction Behavior and Crystal Structure" Rep.Res.Lab.Eng.Mater.,TIT. 19. 19-27 (1994)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Effects of Substitution of Bi with Pb in BaBi_<1-X>Pb_XO_3 on Crystal Structure and Conduction Behavior" Physica C. 223. 131-139 (1994)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Coexistence of electrons and holes in BaBi_<0.25>Pb_<0.75>O_<3-δ> detected by thermoelectric-power measurement." Phys.Rev.B. 51. 576-580 (1995)
• [文献書誌] T.Hashimoto et al: "Analysis of Role of Oxygen Deficiency on Crystal Structure and Conduction Mechanism of BaBi_<0.25>Pb_<0.75>O_<3-δ>" J.Phys.Chem.Solids. (in press).