イオン導電性コヒーレント傾斜機能化薄膜の作製とイオンダイナミクス

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ABO_3であらわされるペロブスカイト型のプロトン導電体はその高い電気的特性のためにセンサや燃料電池などのイオニクスデバイスへの応用が期待されている.イオニクスデバイスへ応用するためには薄くかつ高い電気伝導特性が必要である.そこで本研究では高い酸素分圧下でしかもターゲット材と同じ組成の薄膜が選られるという特徴を持つレーザアブレーション法を用いてプロトン導電性薄膜を作成した.格子形状を変化させ,電気的特性を向上させるために2種類のペロブスカイト型プロトン導電体を使用して組織を変調させたコヒーレント傾斜機能(FGM)化超格子薄膜を作成した.そしてその構造解析を行い超格子周期に対する電気伝導特性の変化を測定した.その結果、以下のことがわかった。(1)Mgo(110)基板上に作製される薄膜は,基板にエピタキシャル成長する事により結晶の対称性が向上し正方晶に近くなる.(2)積層周期が10nm以下では結晶構造が周期に依存して大きく変化している.(3)短周期の超格子の結晶構造の変化に合わせて電気伝導度が低下している.(4)活性化エネルギーは組成に依存するが、超格子周期に依存しない.これらの結果からペロブスカイト型プロトン導電体において、超格子形成による内部応力により異種界面での応力が有効に働くのは積層周期が10nm以下である事が分った。今後の課題としては短周期に置ける結晶構造の解析,超格子界面でのプロトン導入の機構の解明があげられる.