ヘテロ界面電荷移動を用いた層状ニッケル酸化物超伝導の電子ドープの実現

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20347
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長田 礎 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00956287)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: 酸化物 / 薄膜 / 超伝導

研究成果の概要

本研究では、無限層ニッケル酸化物超伝導体の合成条件を確立し、正孔および電子ドープを試みた。正孔ドープでは、様々なSrドープ量における系統的な調査と還元温度の調整によって、温度-Sr空間における超伝導相を拡大し、既報文献より高い超伝導転移温度を有する試料の作製に成功した。電子ドープの試みでは、LaFeO3/LaNiO3のヘテロ構造を作製し、還元処理によりLaFeOx/LaNiO2薄膜を安定化させることに成功したが、ゼロ抵抗を観測することはできなかった。高結晶性試料の合成条件を確立した本研究成果は、ニッケル酸化物超伝導のさらなる物性研究の基盤となると考えられる。

自由記述の分野

酸化物エレクトロニクス

研究成果の学術的意義や社会的意義

無限層ニッケル酸化物で発現する超伝導は、母物質にキャリアをドープすることで起きる。これまで、超伝導の実現は正孔ドープされた化合物に限られており、電子ドープ型化合物の合成報告はまだない。
本課題では、まず正孔ドープ型ニッケル酸化物の合成条件を確立し、還元温度を最適化することで、既報文献より高い超伝導転移温度を持つ試料の作製に成功した。次に、エピタキシャルヘテロ構造による界面電荷移動によって電子ドープを試みたが、ゼロ抵抗は観測できなかった。本課題で実施した研究により、結晶の乱れの少ない試料が実現し、今後、ニッケル酸化物超伝導のさらなる本質的な物性が明らかになることが期待される。