Material synthesis with extremely high electric field on an electrochemical interface

电化学界面上具有极高电场的材料合成

• 批准号: 21H01038
• 负责人: 上野 和紀
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01038/
• 关键词: 新物質合成; 超伝導; 電気化学界面; イオン液体; 薄膜

本研究は新物質合成の新しい手法としての電解液と固体の電気化学界面に着目し、その場での新物質や新物性を開発しようとするものである。そのために、（１）計算科学の手法をもちいた物質の安定性のエネルギー的な評価、および電気化学界面の分子動力学法による安定性の評価（２）元素単体でできた二次元物質を用いた高性能なトランジスタの実現、(3)超伝導体を中心とする遷移金属化合物薄膜研究を行ってきた。（１）の計算については、3d遷移金属のカルコゲナイトである層状構造をもつMTe2について網羅的に安定性の評価を行い、従来ほとんど合成された報告のない CoTe2, NiTe2 について、ほかの競合する構造（パイライトやマルカサイトなどの三次元構造）とほぼ同じ結合エネルギーを持ち、界面エネルギーを使って薄膜として合成すれば安定な物質合成が可能であることを見出し、後で述べるように実際に合成に成功した。一方、MnTe2,FeTe2などでは計算上も実験上も合成は不可能であった。(2)についてはゲルマニウムの二次元層物質であるゲルマナン（GeH）について、従来から報告されていた電子側だけでなく、ホール側についても低温でゲルマニウム単体をはるかに上回る数千cm2/Vsの移動度を示すことを見出した。今後は極低温での二次元電子ガスの実現を目指していく。(3) については強いスピン軌道相互作用が期待されるカルコゲナイト層状物質 CoTe2, NiTe2 の薄膜の合成に成功し、さらに格子定数を変化させることでバンド構造に歪を加え、フェルミエネルギーを変調させることに成功した。また、遷移金属酸化物 SrNbO3 極薄膜において電場なしでも強いラシュバ型スピン軌道相互作用を観測した。今後、こうした物質に強電界を加えることで新物性の実現を目指していく。

This study は new material synthesis の し い gimmick と し て の と solid electrolyte の に 気 chemical interface with mesh し, そ の field で の new material や property を open 発 し よ う と す る も の で あ る. そ の た め に, (1) の computational science technique を も ち い た material の stability の エ ネ ル ギ ー な review 価, お よ び electric interface の 気 chemical molecular dynamics method に よ る stability の review 価 単 body (2) element で で き た を secondary yuan material with い た high-performance な ト ラ ン ジ ス タ の be now, (3) the 伝 を center conductor と す る migration metallic compound film research The line を って た た た. (1) calculating の に つ い て は, 3 d migration metal の カ ル コ ゲ ナ イ ト で あ る layered structure を も つ MTe2 に つ い て に stability of snare の review 価 を い, 従 to ほ と ん ど synthetic さ れ た report の な い CoTe2, NiTe2 に つ い て, ほ か の co-opetition す る structure (パ イ ラ イ ト や マ ル カ サ イ ト な ど の three yuan structure) と ほ ぼ with じ エ ネ ル ギ ー を hold ち, interface エ ネ ル ギ ー を make っ て film と し て synthetic す れ ば settle な material synthesis が may で あ る こ と を で after see し, Assyrian べ る よ う に be interstate に synthetic に successful し た. On the one hand, MnTe2,FeTe2な で で で computationally, the hydrolytic synthesis であった is impossible であった. (2) に つ い て は ゲ ル マ ニ ウ ム の secondary yuan layer material で あ る ゲ ル マ ナ ン (GeH) に つ い て, 従 か ら report さ れ て い た だ electronic side け で な く, ホ ー ル side に つ い て も cryogenic で ゲ ル マ ニ ウ ム 単 body を は る か に last る thousands of cm2 / Vs の を mobile degrees in す こ と を shows し た. In the future, the actual occurrence of <s:1> extremely low-temperature で <s:1> two-dimensional electronics ガス <e:1> is を, and the actual appearance of を refers to <s:1> て く く. (3) に つ い て は strong い ス ピ ン orbital interaction が expect さ れ る カ ル コ ゲ ナ イ ト layered material CoTe2 NiTe2 の film の synthetic に し success, さ ら に lattice constant を variations change さ せ る こ と で バ ン ド tectonic に slanting を え, フ ェ ル ミ エ ネ ル ギ ー を - adjustable さ せ る こ と に successful し た. ま た, migration metal acidification SrNbO3 extremely thin film に お い て electric field な し で も strong い ラ シ ュ バ type ス ピ ン orbital interaction を 観 measuring し た. In the future, こ う し た material に heavy current world を plus え る こ と で new property の be presently を refers し て い く.

项目成果

d-f結合系Ba3-xRxNb5O15 (R=希土類）の物性

d-f键系Ba3-xRxNb5O15物理性质（R=稀土）

• 发表时间: 2022
• 作者: 武井良介;関野航;岩本健汰;片山裕美子;上野和紀;白崎巧;桑原英樹;勝藤拓郎
• 通讯作者: 勝藤拓郎

Strain modulated luminescence in (Ca,Sr)TiO3:Pr3+ perovskite thin films

• DOI: 10.1016/j.jlumin.2021.118492
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Journal of Luminescence
• 影响因子: 3.6
• 作者: Y. Katayama;K. Ueno

SrNbO3極薄膜の金属絶縁体転移

超薄 SrNbO3 薄膜中的金属-绝缘体转变

• 发表时间: 2021
• 作者: 大熊 光;片山 裕美子;榊原 烈桜;濱本 杏果;門脇 福延;上野 和紀
• 通讯作者: 上野 和紀

Transport properties around the metal-insulator transition for SrVO3 ultrathin films fabricated by electrochemical etching

• DOI: 10.1103/physrevb.105.045138
• 发表时间: 2021-05
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: H. Okuma;Y. Katayama;K. Otomo;K. Ueno

4d強相関ペロブスカイト酸化物SrNbO3極薄膜の磁気抵抗から得られた巨大ラシュバパラメーター

从超薄 4d 强相关钙钛矿氧化物 SrNbO3 薄膜的磁阻获得的巨 Rashba 参数

• 发表时间: 2022
• 作者: 大熊光;片山裕美子;上野和紀
• 通讯作者: 上野和紀