2005 Fiscal Year Annual Research Report
酸化物系ナノヘテロ複合体による高反応活性イオン-電子カップリング反応場の構築
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16206074
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山口 周 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10182437)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
樋口 透 東京理科大学, 理学部, 助手 (80328559)
尾山 由紀子 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00345373)
下條 冬樹 熊本大学, 理学部, 助教授 (60253027)
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| Keywords | ナノイオニクス / 固体イオニクス / 空間電荷層 / ショットキー障壁 / 軟X線分光法 / 分子動力学 / 電極反応 / 混成電位 |
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| Research Abstract |
本研究では,精密に制御されたナノ空間設計に基づくイオン-電子混合伝導体/イオン伝導体からなるヘテロ接合・接触界面を作成し,その電子構造と電気化学的反応特性を実験的に明らかにするとともに,理論的解析により基礎特性を解明し,表面活性型ナノヘテロ複合体の設計指針を得ることを目的としている.
(1)ヘテロ界面構造の形成(樋口,山口):今回酸化物薄膜と金属薄膜を同一チャンバ内で連続して作製できるRFスパッタ装置を設計・製作した(山口).一方,既存のレーザーアブレーション装置(樋口)を用いてペロブスカイト関連構造を有する酸化物の多結晶/単結晶膜を成膜しその電子構造を調べた.尾山は金属アルコキシドを用いたゾル-ゲル法合成を利用してスピンコート成膜法によるプロトン伝導性ペロブスカイト酸化物BaZrO_3膜の合成法を行い,n型STO上のエピ成長膜合成の条件を見出した.
(2)ヘテロ界面の電気化学測定(山口,尾山):作製した2層膜のフラットバンド電位測定を試み,電気化学的な障壁高さと表面電荷の関係を求めるとともに,電子分光法により表面準位の特徴を調べた.
(3)酸化物表面準位と吸着ガス層の影響(樋口,山口):光電子分光法により表面/界面の電子構造を評価する.高エネルギー研究機構の光電子分光装置と軟X線発光・吸収分光装置と東京理科大に設置した逆光電子分光装置を利用して,真空自由表面の価電子帯付近の電子構造,表面準位を決定した.NdをドープしたCeO_2の表面準位がCe^<3+>-O^-とCe^<4+>-O^<2->間の原子価揺動であることを明らかにした.
(4)界面構造緩和・電子構造の計算(下条):ab-initio分子動力学シミュレーションを利用して,固体欠陥化合物表面におけるガス分子の吸着・表面反応の微視的機構を明らかにした.
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