| 研究課題/領域番号 |
22560670
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
樋口 透 東京理科大学, 理学部・応用物理学科, 講師 (80328559)
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| キーワード | 軟エックス線発光分光 / プロトン導電体 / 電子構造 / 不純物濃度 / 酸素欠損 / 価電子帯 / 混成軌道 / 結合距離 |
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| 研究概要 |
23年度は、Y-doped BaCeO3薄膜のプロトン伝導性の評価と軟X線分光による中高温域での電子構造の測定を行った。
スパッタ法で作製した膜は、200～500℃で0.3eV程度の低い活性化エネルギーを持つプロトン伝導性が確認された。面内方向のプロトン伝導性の評価では、バルクセラミックスに匹敵する伝導度を示した。垂直方向では、プロトン伝導性を示すものの、約90%の粉界抵抗を持つことから、プロトン伝導性が減少する要因となっていることを明らかにした。
軟X線分光の測定において、CeサイトにYイオンが置換されていることを確認した。Yイオンを置換する前は、Ceは3価と4価の混合原子価状態を持つが、Y置換によりCeは安定な4価の状態になっていることが明らかになった。酸素1s領域の吸収スペクトルから、酸素雰囲気中での熱処理に伴う酸素量の変化が現れ、200℃までの温度での酸素量の変化も見られた。これは、結晶内でプロトンが移動する際にO-H結合を繰り返していることを示している。また、光電子分光のよる価電子帯付近の電子構造測定では、フェルミ準位は価電子帯側に位置し、プロトンの導入に伴いフェルミ準位が変化する様子が観測された。価電子帯トップとフェルミ準位のエネルギー差は、伝導度のアレニウスプロットから得られる活性化エネルギーと一致していることを明らかにした。
以上の結果は、プロトンが伝導する温度域において、不純物濃度の変化を示す間接的な証拠であると考えられる。
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| 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
地震の影響により、6月までは測定場所である高エネ研が使用出来なかった為、研究開始が7月からとなったが、200℃までの電子構造の測定が可能となり。不純物濃度や詳細な電子構造を明らかにできた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は薄膜を中心に取扱い、400℃までの電子構造測定を行う。現時点では十分なビームタイムを確保しており、時間をかけて。慎重に測定を行えば、研究に支障は出ない。発光分光器で支障が出るようであれば、高分解能光電子分光の測定を行う。
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