Development of novel materials by the combination of ultrahigh-pressure techniques and thin film techniques

超高压技术与薄膜技术相结合开发新型材料

• 批准号: 20J12363
• 负责人: 笹原 悠輝
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12363/
• 关键词: 高圧合成; エピタキシャル薄膜; 高圧相物質; 準安定相; パルスレーザー堆積法; 川井型マルチアンビル装置; 構造相転移; 構造安定化

本年度は、(1)これまでに開発を進めてきた「薄膜試料への超高圧処理技術」の更なる発展、(2)本技術を活用した不安定な高圧相物質の大気圧下回収 という2つの研究に取り組んだ。(1): 本技術を活用した研究の更なる発展に向け、扱える圧力[8 GPa→15.6 GPa]と基板の種類[1種類→15種類]を拡張し、さらに基板の反応性や結晶方位と圧力下の振る舞いの関係について調査した。様々な基板・様々な薄膜の超高圧処理により、「Al2O3の高圧下における水分との反応」、「TiO2薄膜とLaSrAlO4基板の界面反応によるSrTiO3/LaAlO3の形成」、「直方晶ペロブスカイト型YAlO3単結晶の圧力誘起結晶方位変化」という現象を見出した。特にAl2O3の反応に関しては、表面の結晶成長について詳細に調査し、その結果がACS Omega誌に原著論文として掲載された。(2): エピタキシャル薄膜に生じる基板からの応力を活用することで、高い光触媒特性が期待されているが大気圧下では不安定なバデライト型TiO2の安定化を試みた。ZrO2の安定構造として知られているバデライト型構造は、対称性が低く、その構造をもつ物質は少ない。本研究では、様々な基板上に非晶質TiO2薄膜を作製し、バデライト型TiO2の安定領域で超高圧処理した。しかし、いずれの基板上においても減圧相であるα-PbO2型の多結晶膜が得られ、バデライト型を安定化できなかった。続いて、バデライト型ZrO2バッファー層の活用を検討したが、高圧処理可能な基板上へバデライト型ZrO2のエピタキシャル薄膜を成長させられず、バッファー層として使用できなかった。以上の結果から、バデライト型TiO2はその対称性の低さに起因した(i) 格子整合の良い基板が存在しない点、(ii) バッファー層を成長させられる基板が限られる点の2点から構造安定化が困難であり、現状での大気圧下回収は厳しいと結論付けた。

This year, (1) this year (1): the active use of this technology makes it easier to improve the performance of the substrate [8 GPa 15.6 GPa]. In this technology, the research on the active use of this technology will improve the performance of the substrate in the direction of orientation. On the substrate, the thin film is characterized by ultra-high temperature, high temperature In this paper, the results of Al2O3 analysis, surface growth, crystal growth and ACS Omega results show that the original text is different from the original text. (2): the thin film, substrate, substrate, and photocatalyst characteristics are expected to be used to stabilize the TiO2. ZrO2 diazepam is used to make a variety of materials, such as low-quality, low-quality and low-quality. In this study, the amorphous TiO2 film on the substrate is used as the stabilizer of the TiO2 in the field of ultra-high temperature. The crystal film of type α-PBO _ 2 is stable and stable on the substrate of α-PBO _ 2. The growth and growth of the film on the substrate may be affected by the use of high temperature, high temperature, The above results show that the cause of low temperature is (I) there is a critical point in the lattice integrated substrate, (ii) the growth of the substrate is limited to 2: 00, and the stability of the substrate is limited to 2: 00.

项目成果

Polarity reversal of the charge carrier in tetragonal TiHx(x=1.6-2.0) at low temperatures

低温下四方TiHx(x=1.6-2.0)载流子的极性反转

• DOI: 10.1103/physrevresearch.2.033467
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Shimizu Ryota;Sasahara Yuki;Hamada Ikutaro;Oguchi Hiroyuki;Ogura Shohei;Shirasawa Tetsuroh;Kitamura Miho;Horiba Koji;Kumigashira Hiroshi;Orimo Shin-ichi;Fukutani Katsuyuki;Hitosugi Taro
• 通讯作者: Hitosugi Taro

高圧相α-PbO2型TiO2エピタキシャル薄膜の高圧合成

高压相α-PbO2型TiO2外延薄膜的高压合成

• 发表时间: 2021
• 作者: 笹原 悠輝;金谷 航葵;遊馬 博明;西尾 和記;清水 亮太;西山 宣正;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎

Epitaxial Thin Film Growth of Europium Dihydride

• DOI: 10.1021/acs.cgd.0c00602
• 发表时间: 2020-08
• 期刊: Crystal Growth & Design
• 影响因子: 3.8
• 作者: Yuya Komatsu;R. Shimizu;M. Wilde;Shigeru Kobayashi;Y. Sasahara;K. Nishio;K. Shigematsu;A. Ohtomo;K. Fukutani;T. Hitosugi

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研究地图

水素含有化合物のエピタキシャル薄膜合成手法の開発

含氢化合物外延薄膜合成方法的开发

• 发表时间: 2020
• 作者: 笹原 悠輝;廣瀬 隆;松井 直喜;金谷 航葵;柿木園 拓矢;鈴木 耕太;平山 雅章;中山 亮;西尾 和記;菅野 了次;清水 亮太;西山 宣正;小林 玄器;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎