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エネルギー関連機能性多元系物質の結晶育成機構および電気輸送特性の解明

阐明能量相关功能多组分材料的晶体生长机制和电传输特性

基本信息

批准号：
21K04909
负责人：
宮川宣明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04909/
关键词：
透明導電性半導体加圧式光学フローティングゾーン法大型単結晶異方的電気伝導特性光学バンドギャップ強電子相関系超伝導体金属誘起化合物分解法薄膜エネルギー関連多元化合物結晶育成機構電気輸送特性透明導電性材料超伝導材料

项目摘要

エネルギー枯渇問題に貢献できる物質材料の結晶育成とその輸送特性に関する研究として、透明導電性酸化物（TCO）と強電子相関系超伝導体に焦点を当て研究を進めている。TCOに関しては、昨年に引き続き空間群R-3mである(InGaO3)1(ZnO)n (IGZO1n：n=奇数)単結晶の良質化、空間群P6_3/mmcとなるIGZO12単結晶の良質化および酸素アニール処理によるキャリア数の制御条件を確立した。良質化には、ロッド回転数の増加と育成された単結晶を種結晶に用いる多段階成長が有効であることを明らかにした。空間群の違いが物性にどのような影響を与えるか調べるためにIGZO12に対して、ab面内およびc軸方向電気伝導度、ホール効果、光吸収測定を行った。その結果、(Ga,Zn)-O層内でのカチオンの構造乱雑性の少ないIGZO12で若干の電気伝導度の異方性が小さくなるという予備的なデータが得られた。電気伝導度の異方性を制御する目的で、IGZO13のGaサイトをInで置換したIn2O3(ZnO)3（＝IZO13)の単結晶育成に取り組み、その良質化条件を明らかにし、その電気特性を調べた。その結果、In置換により、as-grown結晶のキャリア数は10倍以上となることを明らかにした。また予備的データでは、GaサイトをInで置換することにより電気伝導度の異方性をコントロールできる傾向を示すことができた。強電子相関系超伝導体に関しては、昨年度MOD法によりエピタキシャル成長させる条件を確立した(Nd,Sr)NiO3（113型）に対して、CaH2を用いた低温長時間還元により(Nd,Sr)NiO2（112型）の育成に成功した。しかし、Sr量を増やした厚膜では、表面近傍では界面圧力が緩和され、ルドルスデン・ホッパー相が表面近傍に現れ、超伝導化を阻害している可能性があることを示すことができた。

Research on Crystallization and Transport Properties of Materials and Materials; Research on Transparent Conducting Compounds (TCO) and Strong Electron Phase Relation Superconductors; TCO related to space group R-3m (InGaO3)1(ZnO)n (IGZO1n: n= odd) single crystal quality, space group P6_3/mmc (IGZO12) single crystal quality, and control conditions for acid treatment were established. The quality of the crystal is improved. Space group physical properties and optical absorption measurement of IGZO12 in plane and c-axis direction As a result, the structural disorder in the (Ga,Zn)-O layer is reduced, IGZO12 is reduced, and some electrical conductivity anisotropy is reduced. For the purpose of controlling the anisotropy of electrical conductivity, the Ga content of IGZO13 is replaced by In2O3 (ZnO)3 (= IZO13), and the crystal growth is optimized. The number of crystals is more than 10 times. The tendency of electrical conductivity and anisotropy to change is shown In the table below. Strong electron phase relationship between superconductors was established by MOD method.(Nd,Sr) NiO3 (type 113) was successfully bred by CaH2 at low temperature and long time. The increase in Sr content in the thick film reduces the interfacial pressure near the surface and reduces the possibility of interference due to the presence of superconductivity near the surface.