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2023 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,薄膜試料の合成と基礎物性の評価に注力し,溶液中の酸化還元反応によって前周期遷移金属酸化物の準安定相が得られる合成条件の範囲を明らかにすることを目的とした。パルスレーザ堆積法により,種々の基板上にLiNbO2やLiV2O4などの薄膜をエピタキシャル成長することにより,原料ターゲット中の過剰リチウム量や薄膜合成中のガス種・圧力が,得られた薄膜の組成,結晶構造,表面形状に対してどのように影響するか詳しく調べた。また,得られた薄膜を種々の溶液や電解質に浸漬し,リチウムをトポタクティックに脱離・挿入させる酸化還元反応の条件を検討した。LiNbO2に対して,高温の濃硝酸を用いると,薄膜中のリチウムをほぼ完全に取り除いたNbO2相が得られた。この結晶相は、p型透明導電性と超伝導を示すLi1-xNbO2の母相と考えられ,構造的に現在注目を集めている二次元物質MoS2と同じであることから,その基礎物性には興味が持たれる。LiV2O4薄膜については,電気化学セルを用いてリチウムを挿入し,極低温下における抵抗率の温度依存性を測定した。温度の二乗に比例して抵抗率が変化するフェルミ液体理論のモデルに従って電子相関の強さを解析した。その結果,リチウム組成の増加とともに電子相関の度合いが増加し,Li+xV2O4がこれまでに知られている遷移金属酸化物の中では最大の電子相関を示すことを明らかにした。このことはバルク体を用いた先行研究では明らかにされておらず,エピタキシャル成長した薄膜状の試料と電気化学セルを用いて初めて明らかにされた成果である。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023

すべて 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Cu(II)原料を用いたパルスレーザ堆積法によるCuFeO2薄膜の作製2024

    • 著者名/発表者名
      木下 裕貴,相馬 拓人,吉松 公平,大友 明
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] (ScxGa1-x)2O3薄膜の偏光反射分光とバンド端構造の異方性2024

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹,尾沼 猛儀,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Fabrication of Zirconium Nitride Hydride Epitaxial Films by Alternating-Target Pulsed-Laser Deposition2023

    • 著者名/発表者名
      Daichi Miyazaki, Ziyang Cao, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      Material Research Meeting 2023 (MRM2023)/International Union of Materials Research Societies-International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Epitaxial Growth of Ultrawide Bandgap β-(ScxGa1-x)2O3 Films on β-Ga2O3 (100) Substrate by Pulsed-Laser Deposition2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Koreishi, Takuto Soma, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      Material Research Meeting 2023 (MRM2023)/International Union of Materials Research Societies-International Conference in Asia (IUMRS-ICA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Strongly correlated superconductivity in two-dimensional 2H-NbO2 layers2023

    • 著者名/発表者名
      Takuto Soma, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 4th Workshop on Functional Materials Science (FMS2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergent properties of transition‐metal oxides with low valence and metastable structures2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Ohtomo
    • 学会等名
      The 4th Workshop on Functional Materials Science (FMS2023)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 歪みLaxSr1-xVO3薄膜における非Fermi液体的挙動と反強磁性Mott転移2023

    • 著者名/発表者名
      小川 茉白,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 二次元MoO3/三次元WO3エピタキシャル積層膜の作製とLi挿入挙動2023

    • 著者名/発表者名
      細川 紳,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 異常高原子価ダブルペロブスカイト型LaSrFeNiO6薄膜の合成2023

    • 著者名/発表者名
      本田 裕貴,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] van der Waals酸化物2H-NbO2: ハーフフィルドMott絶縁体2023

    • 著者名/発表者名
      相馬 拓人,佐藤 礼,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ターゲット交互積層法によるZrNxHy薄膜の作製と金属-絶縁体転移2023

    • 著者名/発表者名
      宮崎 大地,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84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接合における超伝導特性と近接効果2023

    • 著者名/発表者名
      吉田 悠真,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 面内圧縮歪みを有するβ-(ScxGa1-x)2O3 薄膜のエピタキシャル成長2023

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹,相馬 拓人,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] β-(ScxGa1-x)2O3薄膜の電子状態およびバンドオフセット評価2023

    • 著者名/発表者名
      是石 和樹,相馬 拓人,組頭 広志,大友 明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2024-12-25  

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