An interfacial charge transfer approach to electron-doping layered nickelates

电子掺杂层状镍酸盐的界面电荷转移方法

• 批准号: 22K20347
• 负责人: 長田 礎
• 金额: $ 1.33万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20347/
• 关键词: ニッケル酸化物; 酸化物ヘテロ構造; 酸化物エレクトロニクス; 強相関電子系; 超伝導

2022年度は、パルスレーザーアブレーション成膜装置を用いてペロブスカイト構造を持つLaNiO3薄膜の試料合成を行い、単結晶薄膜を合成する製膜条件を確立した。薄膜試料の構造評価にはX線回折装置、原子間力顕微鏡を用いた。製膜条件探索の過程で、基板温度とパルスレーザーエネルギー密度が、薄膜試料の結晶性と化学組成に大きく影響することがわかった。これらの条件を調整することで、原子レベルで平坦な表面を持つ結晶性の高い試料を得ることができた。また、これらの試料の低温電気輸送特性を測定し、薄膜試料の組成依存性を調査した。X線回折の結果と低温電気輸送特性を比較することで、薄膜試料の化学組成と低温電気輸送特性との関連を調べた。LaNiO3薄膜の最適な化学組成と高い結晶性は、還元処理後に層状構造を得るために非常に重要となる。LaNiO3薄膜試料の製膜条件探索と並行して、無限層構造を持つLaNiO2を合成するためのトポケミカル還元条件の探索を行った。トポケミカル還元は、結晶の構造を維持したままイオンを取り除く還元手法であるが、イオンの移動を伴うため最適な温度におけるアニール処理が必要となる。アニール処理条件を調整することで、高い結晶性を維持したLaNiO2薄膜試料の合成条件を確立した。また、界面電荷移動を誘起する第二層の製膜を行い、合成条件の探索に取り組んだ。Srを化学ドープした(La,Sr)NiO2試料の合成に取り組み、製膜・還元条件を確立した。さらに、これらの試料の低温電気輸送特性を測定した。

在2022财年，使用脉冲激光消融膜沉积装置与钙钛矿结构LANIO3薄膜合成样品，并建立了膜形成条件以合成单晶薄膜。使用X射线衍射装置和原子力显微镜评估薄膜样品的结构。在膜形成条件搜索过程中，发现底物温度和脉冲激光能密度显着影响薄膜样品的结晶度和化学成分。通过调整这些条件，获得了在原子水平下具有平坦表面的高度结晶样品。此外，测量了这些样品的低温电转移特性，并研究了薄膜样品的组成依赖性。通过比较X射线衍射的结果和低温电转移特性，我们研究了薄膜样品的化学组成与低温电转移特性之间的关系。 LANIO3薄膜的最佳化学组成和高结晶度对于在还原处理后获得分层结构非常重要。与寻找LANIO3薄膜样品形成膜形成条件的同时，搜索了具有无限层结构的合成LANIO2的托户还原条件。拓制化学还原是一种还原技术，可以在保持晶体结构的同时去除离子，但是随着离子的转移，需要在最佳温度下退火处理。通过调整退火处理条件，建立了维持高结晶度的LANIO2薄膜样品的合成条件。此外，沉积了第二层以诱导界面电荷转移，并探索了合成条件。我们研究了（LA，SR）NiO2样品的合成，该样品已用SR化学掺杂，并建立了膜形成和还原条件。此外，测量了这些样品的低温电转移特性。

项目成果

ニッケル酸化物超伝導体の最近の実験

氧化镍超导体的最新实验

• 发表时间: 2022
• 作者: Floridia Giuseppe;Takase Hiroshi;Yamamoto Masahiro;Hiroaki Karuo;林雅行;Hiroshi Takase;Masayuki Hayashi;中島秀太;Hiroshi Takase;髙瀬裕志;Shuta Nakajima;林雅行;長田 礎
• 通讯作者: 長田 礎