研究課題
多種類の金属元素を含む金属酸化物(以後、複合酸化物)の表面/界面は、触媒や電池反応が起きる舞台として極めて重要である。そこで、原子レベル空間分解能で表面/界面電子状態を明らかにし、かつ、表面/界面特性を評価することが期待される。本年度、酸化物薄膜作製技術と走査トンネル顕微鏡(STM)技術を組み合わせ、SrVO3エピタキシャル薄膜表面における原子構造や特異な電子状態を明らかにしてきた。SrVO3の膜厚が薄いときに、特異な表面構造が現れることを明らかにした。さらに、燃料電池材料((La,Ca)MnO3)に着目し、STMを用いた表面原子配列解明と電子状態の評価を進めた。第一原理計算と組み合わせて議論を深めている。TiO2エピタキシャル薄膜を用いた全固体薄膜電池は極めて良好な電池特性を示した。この薄膜表面の平坦性が非常に高いため、全固体電池における固体電解質/電極界面は極めて平坦である。そこで、この界面におけるイオンの移動について、最先端の計測法により解析を進める予定である。その際、オペランド測定が重要である。また、Naイオン電池材料として期待されるNaCrO2について、エピタキシャル薄膜の成長に成功した。
2: おおむね順調に進展している
計画通り、複合酸化物表面の原子構造を明らかにした。また、NaやLiを含む酸化物作製にも成功しており、順調に研究が進展している。
燃料電池材料((La,Ca)MnO3)に着目し、表面原子配列解明、電子状態の評価を進めた結果を論文にまとめる。さらに、アナターゼ型とルチル型TiO2に着目し、その電子物性とLiイオン伝導特性を明らかにする。それらのエピタキシャル薄膜を活用して全固体電池を作製し、固体電解質/電極界面におけるイオンの移動について、最先端の計測法により解析を進める。TiO2にNbをドープすると非常に高い電子伝導性が発現することが知られており、その電子伝導性とLiイオン伝導性の相関についても検討を進める。また、金属的伝導性を有するSrVO3について薄膜表面の構造と電子状態を原子レベルで詳細に調べる予定である。以上より、材料開発と共に原子レベル空間分解能での触媒・電池反応の学理を構築する。
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