研究課題
金属元素を含む複合酸化物の表面と界面は、電池反応や触媒反応が起きる舞台として極めて重要である。しかし、複合酸化物について 、原子レベル空間分解能で表面電子状態を明らかにすることは難しい。そこで代表者らは、金属酸化物エピタキシャル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、金属酸化物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。そして本研究では、その表面/界面の知見を環境・エネルギー材料開発に展開する。具体的には、応用物理的視点(固体物理や半導体物理)を電気化学研究に導入し、異分野融合を意識しつつ、物質開拓、および物性研究を行った。 以下の研究を進めた。１．基板界面からの酸素原子の拡散によるEuOエピタキシャル薄膜の作製を試みた。酸素イオン伝導性を有する基板を活用し、気相から酸素を供給することなく、エピタキシャル薄膜を作製することに成功した。２．SrTiO3基板上への二次元物質薄膜作製３．SrVO3エピタキシャル薄膜上の1次元構造について電子状態を走査トンネル顕微鏡により調べた。さらに、分子とSrVO3の相互作用に関する研究を進めた。４．縮退半導体と混合伝導体酸化物が形成する界面におけるショットキーバリアに関する研究を進めた。界面にLaAlO3極薄層を導入することにより、ショットキーバリア高さの調整に成功した。これは界面抵抗を大幅に低減することにつながり、様々なデバイスに展開することが可能だと考えられる。
2: おおむね順調に進展している
計画通り、複数種類の酸化物表面・界面について、多くの成果が得られている。
LiTi2O4混合伝導体とLi3PO4が形成する界面、あるいはLiNi0.5Mn1.5O4とLi3PS4が形成する界面に着目し、その電子物性とLiイオン伝導特性を明らかにする。特に界面に数nmの厚みのAl2O3やLiNbO3を挿入し、イオン伝導への影響 を調べる。これは、全固体電池の動作において、極めて重要な課題である。また、金属的伝導性を有するSrVO3表面における分子の吸着について、原子レベルで詳細に調べる予定である。
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