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2022 年度 実績報告書

低原子価・準安定構造を有する遷移金属酸化物の機能創発

研究課題

研究課題/領域番号 21H02026
研究機関東京工業大学

研究代表者

大友 明  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (10344722)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード薄膜電子材料 / エピタキシー / 電気化学 / 超伝導材料・素子 / トポケミカル反応
研究実績の概要

本年度は,前年度に引き続き薄膜試料の合成と基礎物性の評価に取り組んだ。特に前年度に得られた層状NbO2(高温の濃硝酸を用いて層状LiNbO2薄膜からリチウムを脱離させた準安定相)の薄膜試料について,電気測定と第一原理計算によって,電子状態を明らかにした。具体的にはリチウムイオンの脱離量が異なる試料群に対して,超伝導転移や金属絶縁体転移のふるまい,ならびにホール抵抗や磁気抵抗比の温度依存性を測定し,正孔の注入量と温度を変数として電子状態を相図でまとめた。また,計算によって得られたバンド構造からNbの4d軌道に由来する最高被占軌道の電子占有率が,LiNbO2の全充填からNbO2の半充填に代わる過程で,モット絶縁体から金属・超伝導体へ,再びモット絶縁体へ転移することを解明した。同じく前年度に得られた準安定なLi1+xV2O4薄膜に対して詳細な構造解析を行い,これまでに知られていなかった結晶構造を同定することに成功した。さらに準安定な層状岩塩型構造のLiVO2およびLiNiO2の薄膜合成も達成した。得られた試料は,いずれも二次元的な電子状態を伴う絶縁体的な挙動を示すことを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は,層状構造を有する準安定相が得られる合成条件を複数の遷移金属酸化物に対して明らかにすることができたため,おおむね順調に進展していると自己評価した。

今後の研究の推進方策

今後も引き続きエピタキシャル安定化と電気化学セル・溶液処理を用いた酸化還元反応を組み合わせて,新たな準安定相が得られる合成条件の開拓を進める。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Electrochemical modulation of electronic states in strongly correlated transition-metal oxides2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Ohtomo, Takuto Soma, Kohei Yoshimatsu
    • 雑誌名

      JSAP Review

      巻: 2022 ページ: 220202-1~8

    • DOI

      10.11470/jsaprev.220202

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 強相関遷移金属酸化物の電気化学的な電子状態の変調2022

    • 著者名/発表者名
      大友 明, 相馬 拓人
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 91 ページ: 340~345

    • DOI

      10.11470/oubutsu.91.6_340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of MoO3 polymorphs and impacts of Li-ion electrochemical reactions on their structural and electronic properties2022

    • 著者名/発表者名
      Shuxin Zhang, Tatsuya Yajima, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 15 ページ: 055505-1~5

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac6aae

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of transparency in epitaxially-grown p-type SnO films by surface-passivation treatment in a Na2S aqueous solution2022

    • 著者名/発表者名
      Suguri Uchida, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: 050903-1~5

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac56fa

    • 査読あり
  • [学会発表] 遷移金属水素化物の薄膜成長と電子機能開発2023

    • 著者名/発表者名
      大友 明
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] ミスカット基板上に作製したダブルペロブスカイト型酸化物薄膜の物性2023

    • 著者名/発表者名
      南野 龍樹,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] β-パイロクロア型酸化物における金属-絶縁体転移とラットリング運動2023

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人,吉松 公平,堀場 弘司,組頭 広志,大友 明
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Strain engineering of β-Ga2O3: Pulsed-laser deposition on (100) θ-Al2O3 templates and impacts of compressive strain on physical properties2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Koreishi, Takuto Soma, Motohisa Kado, Akira Ohtomo,
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials (IWGO-4)
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical modulation of electronic states in strongly correlated transition-metal oxides2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Ohtomo, Tatsuya Yajima, Zhang Shuxin, Takuto Soma
    • 学会等名
      28th International Workshop on Oxide Electronics (iWOE28)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heteroepitaxial growth of molybdenum bronzes for exploring dimensionality- and composition-controlled electronic properties2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Shuxin, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 5th International Union of Materials Research Societies International Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] 強相関遷移金属酸化物の電気化学的な電子状態の変調~Go Greenな酸化還元反応場を設計し強相関電子のふるまいを探る~2022

    • 著者名/発表者名
      大友 明
    • 学会等名
      応用物理学会JSAP Review創刊記念VRシンポジウム「グリーントランスフォーメーションを加速するJSAP Review」
    • 招待講演
  • [学会発表] 層状Li1-xNbO2薄膜のトポケミカル反応と深さ方向Li組成分析2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 礼,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 格子歪み印加によるSrVO3の電気伝導性の変調2022

    • 著者名/発表者名
      小川 茉白,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] 面内圧縮歪みを有するβ-Ga2O3薄膜のエピタキシャル成長2022

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹,相馬 拓人,加渡 幹尚,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] パルスレーザ堆積法による(111)配向LaHx薄膜の作製と水素量制御2022

    • 著者名/発表者名
      曹 子陽,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 溶液処理による超伝導Li1-xNbO2薄膜のLi組成制御2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤 礼,相馬 拓人,組頭 広志,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 二次元NbO2層における超伝導ドームと磁気量子臨界挙動2022

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人,吉松 公平,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 強磁性Fe4N/超伝導NbN 接合のエピタキシーと伝導特性2022

    • 著者名/発表者名
      吉田 悠真,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] AMoO2 (A = Li, Na, K): Two-dimensional Mott insulators with tunable MoO2 interlayer distance2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Shuxin,Takuto Soma,Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Impact of Au surfactant on composition and optical properties of gallium oxysulfide films2022

    • 著者名/発表者名
      Zhou Weiqi,Takuto Soma,Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] パルスレーザ体積法によるGdMnO3/LaNiO3超格子構造の作製2022

    • 著者名/発表者名
      山岸 祐太,サフー ラムチャンドラ,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 分極界面を有するSrFeO3/LaNiO3ヘテロ構造の作製と伝導特性2022

    • 著者名/発表者名
      本田 裕貴,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Tunable exchange bias effect in manganese- and nickel-based artificial perovskite superlattice structures2022

    • 著者名/発表者名
      Ramchandra Sahoo, Ryuki Nanno, Yuta Yamagishi, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 二次元三角格子2H-NbO2層における強相関電子と超伝導2022

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人,吉松 公平,堀場 弘司,組頭 広志,大友 明
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [備考] 東京工業大学物質理工学院応用化学系大友研究室

    • URL

      http://www.ohtomo.apc.titech.ac.jp/

  • [産業財産権] 酸化ガリウムの製造方法2021

    • 発明者名
      大友 明、若林 諒、李 政洙
    • 権利者名
      トヨタ自動車
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許7176977

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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