高酸素イオン伝導を示す固体電解質の開発を目的とした人工超格子作製

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760009
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 菅 大介 京都大学, 化学研究所, 助教 (40378881)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 酸化物ヘテロ構造 / 酸素欠損ペロブスカイト / 酸素原子変位 / ABF-STEM / 酸化物ヘテロ界面 / イオン伝導

研究概要

本研究課題では、ブラウンミレライト構造酸化物を構成要素とした新規な人工超構造を作製し、その構造及び輸送特性の評価を実施することを通して酸素イオン伝導体の開発に繋がる新奇な輸送特性の探索を目的とした。まず酸素欠損ペロブスカイト酸化物のエピタキシャル薄膜において620Kという非常に高い温度で金属絶縁体転移が実現するというバルク試料には見られない振舞いを示すことを見出した。さらに格子整合したヘテロ界面においても酸素原子位置には自由度があることを見出した。これに基づいてブラウンミレライト酸化物とペロブスカイト酸化物から構成されるヘテロ界面を構築し、新奇な伝導現象を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic in-plane lattice strain relaxation in brownmillerite SrFeO2.5 epitaxial thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hirai, D. Kan, R. Aso, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 114 ページ: 053514/1-6
  • DOI: 10.1063/1.4817505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic level observation of octahedral distortions at the perovskite oxide heterointerface (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Aso, D. Kan, Y. Shimakawa, and H. Kurata
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 3 ページ: 2214/1-6
  • DOI: 10.1038/srep02214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen Incorporation into Infinite-Layer Structure AFeO2 ^<(A> = Sr, Ca) (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, D. Kan, N. Ichikawa, S. Hosokawa, H. Kageyama, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 ページ: 732-734
  • DOI: 10.1246/cl.130208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness-dependent structure-property relationships in strained (110) SrRuO_3 thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Kan, R. Aso, H. Kurata, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Adv. Func. Mater. 巻: 23 ページ: 112-1136
  • DOI: 10.1002/adfm.201202402
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth of Brownmillerite-structure Sr1-x^<La>x^<FeO>2.5 Thin Films (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hirai, D. Kan, N. Ichikawa, and Y. Shimakawa
  • 雑誌名: Proceeding of the 2012 Powder Metallurgy World Congress ページ: 16F-T14-18/1-6
  • 査読あり
• [学会発表] LaAlO3^</C>aFeO2.5^</S>rTiO3 ^ヘテロ構造中の酸化還元過程における酸素イオン拡散 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村上永晃、菅大介、市川能也、島川祐一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原市
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Control of structural distortions in transition-metal oxide films through interfacial octahedral connectivity (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Kan
  • 学会等名: Solid State Chemistry Potpourri Potpourri in Kyoto
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2014-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Epitaxial Growth of Brownmillerite-structure Sr1-x^<La>x^<FeO>2.5 Thin Films (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hirai, D. Kan, N. Ichikawa, and Y. Shimakawa
  • 学会等名: Powder Metallurgy World Congress (PM2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] 無限層構造AFeO2^(A=Sr, Ca)への酸素取り込みによる酸化過程 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本和也、平井慧、市川能也、菅大介、島川祐一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 酸素八面体の連結性を利用したペロブスカイト酸化物の相制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅大介、麻生亮太郎、倉田博基、島川祐一
  • 学会等名: 応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京田辺市
  • 年月日: 2012-09-16
• [学会発表] >SrFeOx ^<(x>～2.8)薄膜の金属-絶縁体転移 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平井慧、菅大介、市川能也、島川祐一
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 格子整合したSrRuO3 ^における薄膜構造の膜厚依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅大介、麻生亮太郎、倉田博基、島川祐一
  • 学会等名: 第73回応用物理学学術講演会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-12
• [備考] 「酸化物ヘテロ界面での格子歪みの直接観察に成功」(論文[2]に関するプレスリリース), 関連記事が京都新聞(23面)、日刊工業新聞(21面)、科学新聞(1面)などに掲載。
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2013/130716_1.htm