RNiO3の水素化による金属絶縁体転移の機構解明と高濃度水素化による新奇物性探索

RNiO3加氢阐明金属-绝缘体转变机理及高浓度加氢探索新物理性质

• 批准号: 22K14600
• 负责人: 小澤 孝拓
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14600/
• 关键词: 水素; ニッケル酸化物; 金属絶縁体転移

強誘電体ペロブスカイト型ニッケル酸化物(RNiO3)において水素吸蔵に伴う金属絶縁体転移が近年報告された. しかし, その機構は明らかでない. 機構解明のためには, 第一に水素濃度と電気抵抗の関係を明らかにする必要がある. 本研究では, 水素の深さ分析に用いられる共鳴核反応法(NRA)と電気伝導特性を組み合わせた手法を独自に開発し, 真空槽中でのその場水素化によりRNiO3の電気抵抗と水素濃度の関係を明らかにした.試料は膜厚100nm程度のエピタキシャル薄膜(SmNiO3, NdNiO3, LaNiO3)を用いた. 試料表面には水素分子解離用の触媒として10μm x 10μmのPtパターンを5μm間隔で作製し, 480Kでの水素ガス曝露によって水素化を行った. 水素化過程における電気抵抗を常に測定し, 各水素化段階における水素の深さ分布をNRAによって調べた. 希土類の種類によって水素分布の均一性に差があることが分かった. 試料全体が最も均一に水素化されたSmNiO3Hxで水素による電気抵抗の増加が最も大きく, 水素濃度と電気抵抗の関係から水素濃度x = ～0.5 と ～１の二つの絶縁相があることが明らかとなった.水素による絶縁体化の機構解明には, 電子状態の観測が欠かせない. これまでに原子状水素曝露を用いることで, Pt触媒を用いない水素化にも成功した. これにより紫外可視分光や光電子分光による電子状態の分析や, チャネリングNRAを用いた水素位置の構造解析が可能となる. 現在, 電子状態の分析が進行中であり, 次年度にはチャネリングNRAによる構造解析を予定している.

A new type of strong inducer (RHNiO 3) has been reported in recent years. The organization is not clear. The mechanism of understanding the relationship between water concentration and electrical resistance is necessary. In this study, the relationship between water concentration and electric conductivity of RNiO3 in vacuum chamber was investigated by using resonance nuclear resonance analysis (NRA) and combination method. The samples were prepared by coating thin films (SmNiO3, NdNiO3, LaNiO3) with a thickness of about 100nm. The catalyst for molecular dissociation of water on the surface of the sample was prepared at intervals of 5μm and 10 μm x 10μm, and the catalyst was exposed to water at 480K. The electrical resistance during hydration process is often measured, and the distribution of water element in each hydration stage is regulated by NRA. The species of rare earth species are divided into two groups. All samples are the most uniform in water content, SmNiO3 Hx, water content, electrical resistance, and the relationship between water content and electrical resistance is the largest. The relationship between water content and electrical resistance is x = ~0.5 ~1. The mechanism of water element insulation is analyzed, and the measurement of electronic state is incomplete. The Pt catalyst was successfully converted to atomic water by using Pt as catalyst. Analysis of electron states in ultraviolet visible spectroscopy and photoelectron spectroscopy, structural analysis of water element positions in NRA applications, and analysis of water element positions in NRA applications. Currently, the analysis of electronic state is in progress, and the structural analysis for the next year's NRA is scheduled.

项目成果

Hydrogenation by atomic hydrogen exposure to RNiO3 and changes in electrical conduction properties

原子氢暴露于 RNiO3 中发生氢化并改变导电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: I. Matsuzawa;Y. Nishiya;T. Ozawa;U. Sidik;A. N. Hattori;H. Tanaka;K. Fukutani
• 通讯作者: K. Fukutani

エピタキシャル成長させたペロブスカイト型NdNiO3薄膜の原子状水素曝露による水素化と水素誘起電気伝導特性変化

通过暴露于原子氢来氢化外延生长的钙钛矿 NdNiO3 薄膜以及氢诱导的电导率特性的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 松澤郁也;小澤孝拓;服部梓;田中秀和;福谷克之
• 通讯作者: 福谷克之

ペロブスカイト型 SmNiO3 の原子状水素曝露と水素誘起電気伝導特性変化

钙钛矿 SmNiO3 的原子氢暴露和氢引起的电导率变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 松澤郁也;小澤孝拓;服部梓;田中秀和;福谷克之
• 通讯作者: 福谷克之

NdNiO3薄膜の原子状水素曝露による電気電導特性の変化

原子氢暴露导致 NdNiO3 薄膜导电性能的变化

• 发表时间: 2022
• 作者: 松澤郁也;西谷侑将;小澤孝拓;Umar Sidik;服部梓;田中秀和;福谷克之
• 通讯作者: 福谷克之