エピタキシャル薄膜を用いた無限構造ニッケル酸塩における異原子価置換効果の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02435
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 松田 晃史 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (80621698)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: ニッケル酸塩 / エピタキシャル薄膜 / 異原子価置換 / 層状ペロブスカイト構造 / Ruddlesden-Popper構造 / トポタキシャル相変態 / 水素還元

研究成果の概要

Ruddesden-Popper型ニッケル酸塩Lan+1NinO3n+1結晶についてLa3Ni2O7(001)[110]//LaAlO3(100)[001]薄膜(n=2, Ni2.5+)、La4Ni3O10(001)[110]//NdGaO3(110)[001]薄膜(n=3, Ni2.67+)を創製し、(Sn, Hf)ドープおよび還元による半導体的導電性の発現と制御を見出した。LaNiO3(100)[001]//LaAlO3(100)[010]薄膜(n=∞, Ni3+)薄膜では電子ドープおよび膜厚減少に伴う金属的導電性向上、LaNiO2(100)結晶(Ni+)へのトポケミカル還元を見出した。

自由記述の分野

機能性セラミックス　無機材料化学　エピタキシャル薄膜

研究成果の学術的意義や社会的意義

層状ペロブスカイトRuddlesden-Popper型(RP型、An+1BnO3n+1)はab面内に無限の広がりをもち、層数nによる導電性制御、関連材料の超伝導発現も見出された。しかし、n=2以上の多層結晶における構造と伝導特性の相関や、異原子価置換による効果は、その銅酸化物系と異なる機構に関する起源の解明が期待されている。本研究は、層状型ニッケル酸塩においてn選択的にエピタキシャル薄膜を創製し、新たに4価原子置換による構造・導電性変化、また二次元構造をもつ結晶へのトポケミカル還元を見出すことにより、Ruddlesden-Popper型結晶の異原子価置換による物性制御と材料設計に迫った。