2023 年度研究成果報告書

重元素ニクトゲン正方格子絶縁体における高移動度化と超伝導物性開拓

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	21K14532
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
研究機関	東北大学
研究代表者	河底秀幸東北大学, 理学研究科, 助教 (20757132)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	正方格子 / ニクトゲン / エピタキシャル薄膜 / 超伝導 / 高移動度
研究成果の概要	多層膜固相エピタキシー法を用いて、La2O2Biエピタキシャル薄膜を初めて合成し、既報の多結晶試料の3倍の高移動度を実現し、La2O2Biが半金属であることを明らかにした。また、分子線エピタキシー法によるLa2O2Sbエピタキシャル薄膜にも成功し、La2O2Sbエピタキシャル薄膜における劇的な抵抗低減の起源がSb欠損にあることを明らかにした。さらに予想外の展開として、多層膜固相エピタキシー法により、1000℃近くの高温条件で、LaSbとLaBiの薄膜合成を実現した。また、Y2O2Bi多結晶試料に対して、様々な元素置換を施すことで、酸素挿入に限らない超伝導転移温度のc/a比依存性を見出した。
自由記述の分野	固体化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	グラフェンの発見以降、単原子の原子層物質はハニカム格子系を中心としてさかんに研究されている。そうした中、本研究では、単原子正方格子層を含む層状物質La2O2Pn (Pn =Sb, Bi)のエピタキシャル薄膜の合成を実現し、電子物性を評価した。ハニカム格子系に肩を並べる成果とは言い難いが、単原子正方格子という新しい系を開拓できた点に学術的な意義がある。また、多層膜固相エピタキシー法によって、単原子正方格子物質だけではなく、岩塩構造のLaPnの薄膜合成も実現できたことから、蒸気圧の高い元素を含む物質の薄膜合成における多層膜固相エピタキシー法の有用性を示すことができた。