ペロブスカイト型希土類アルミネートにおける相変態の制御

钙钛矿稀土铝酸盐相变的控制

基本信息

批准号：
09242208
负责人：
堀内弘之
金额：
$ 1.47万
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 on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

ペロブスカイト型の構造をとるRA1O_3(R:希土類元素,La〜Lu)は,R^<3+>イオン半径,温度,圧力などによって原子位置が微妙に変位し,相変態に似た構造変化を示す。これらは,その現象自体においても興味深い研究対象であるが,酸化物超伝導体などペロブスカイト型構造を基本とする薄膜物質創製の下地としての基板素材としても重要な物質群の1つである。本研究においては,ペロブスカイト型RA1O_3において,R^<3+>イオン半径の変化に伴う構造変化と温度変化に伴う構造変化には密接な関係があること,R^<3+>イオン半径をわずか0.001A変化させることにより,相転移温度T_cを約35℃変化させることを明らかにした。この結果として,相転移温度を-100℃から1000℃程度の範囲で,任意の温度で斜方晶系から三方晶系に構造変化するペロブスカイト型希土類アルミネート結晶相の創製が可能である。本研究では,この現象を明らかにするために,R^<3+>としてNd^<3+>とSm^<3+>の無秩序構造である固溶体(Nd_x,Sm_<1-x>)A1O_3に着目した。この現象を理解するために次のような解釈ができる。固溶体の構造は,大きさの異なるイオンが無秩序に配置した結晶構造,すなわち,静的な位置の揺らぎをもつ結晶構造である。一方,温度上昇に伴う構造は,格子振動による原子位置の揺らぎをもつ構造である。したがって,時間により揺らいでいる構造の一瞬をみれば,イオンの大小による静的な原子変位をもつ構造とほぼ同等とみなし得るものであると解釈できる。すなわち,それらの位置の揺らぎの振幅を,イオン種の置換によりその大きさを制御することと,温度変化によりその大きさを制御することが,この種の結晶構造変化に対してはほぼ同等の効果を与えるとみなされる。

RA1O_3（R：稀土元素，LA到LU）具有钙钛矿型结构，略微置换了由于R^<3+>离子半径，温度，压力等而引起的原子位置，并且表现出类似于相变的结构变化。这些是现象本身中有趣的研究主题，但也是用作底物材料的重要材料之一，作为基于钙钛矿型结构（例如氧化物超导体）创建薄膜材料的基础。在这项研究中，我们已经表明，在钙钛矿型RA1O_3中，与R^<3+>离子半径变化相关的结构变化与温度变化相关的结构变化之间存在密切的关系，而R^<3+>离子半径仅将0.001a更改为0.001a，相位过渡温度t_c可以改变355°C。结果，可以创建一个钙钛矿型稀土铝制晶体相，其中相变温度在-100°C到1000°C的范围内，并且其结构在任何温度下从正骨变为三角形。在这项研究中，为了澄清这一现象，我们专注于实体溶液（ND_X，SM_ <1-x>）A1O_3，它是Nd^<3+>和Sm^<3+>的无序结构，为R^<3+>。为了理解这种现象，可以做出以下解释：固定溶液的结构是一种晶体结构，其中不同尺寸的离子以无序的方式排列，即具有静态波动的晶体结构。另一方面，与温度升高相关的结构是由于晶格振动引起的原子位置波动的结构。因此，查看随时间摇动的瞬时结构可以解释为大致等同于由于离子的尺寸而具有静态原子位移的结构。也就是说，通过取代离子物种来控制其位置波动的幅度，并通过温度变化控制其幅度被认为对这种类型的晶体结构变化几乎具有相同的影响。