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強磁性ハーフメタル状態を発現する層状コバルト酸化物の合成とその特性評価

铁磁半金属态层状氧化钴的合成及其性能评价

基本信息

批准号：
14038219
负责人：
山内尚雄
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、層状コバルト酸化物Na_xCoO_2において、強磁性ハーフメタル状態など強電子相関効果がもたらす特異な電子状態の発現を目指し、化学組成・局所構造を精密制御した試料の作製、及びその電磁気特性評価を行った。以下に主な成果を示す。1.Na_xCoO_2の試料作製法を最適化することで、Na量xを精密制御する手法:"rapid heat-up"法を確立した。本手法を用いてNa-rich試料(x=0.75)を作製したところ、Tm=22Kにおいて新しい異常磁気相転移を発見した。この磁気相転移は2次転移であることが比熱測定により確認され、極めて小さな自発磁化、抵抗率と熱起電力の温度曲線における折れ曲がり、巨大な正の磁気抵抗を伴う特異なものであることが明らかになった。2.Na_xCoO_2のウィスカー単結晶の育成に初めて成功した。本物質は通常のフラックス法を用いると平板状の結晶が得られるが、本研究では仕込原料にカリウム源を加え高温熱処理を施すことで1次元的形状を持つウィスカーを作製する手法を確立した。結晶の長さは最大で1.6mm程度であり、ICP及びSEM-EDSよりNa量はx〜0.5であることが明らかになった。ウィスカー結晶の電気抵抗率及び熱起電力測定により、本物質のウィスカー結晶が優れた熱電変換特性を有することが確認された。3.Na_xCoO_2の関連物質である様々な層状ミスフィット酸化物[Ca-Co-O, (Bi, Pb)-Sr-Co-Oなど]について、酸素不定比性やCoイオンの原子価状態と熱電変換特性の関係を調べた。熱天秤を用いた熱分析によって、本物質の酸素不定比牲の大きさは化学組成により幅広く変化することが判明した。また、酸化還元滴定法の結果より、本物質中のCoイオンは3.0〜3.3+という高い原子価状態を持つことが実験的に明らかになった。

In this paper, the preparation of samples, the evaluation of electromagnetic properties, and the study of the properties of Na_xCoO_2, a layered ferroelectric acid, were carried out. The main results are shown below. 1. To optimize the preparation method of Na_xCoO_2 sample, the "rapid heat-up" method was established. This method is based on the Na-rich sample (x=0.75), Tm=22K, and the anomalous magnetic phase shift is observed. The magnetic phase shift is 2 times higher than the specific heat measurement. The magnetic phase shift is 2 times higher than the specific heat measurement. The magnetic phase shift is 2 times higher than the specific heat measurement. 2. Na_xCoO_2 crystal growth was successful. This material is obtained by the usual method of crystallization. In this study, the raw material source, high temperature heat treatment, and 1-dimensional shape are established. The maximum crystal length is 1.6mm, ICP and SEM-EDS are x ~ 0.5. The electrical resistivity and thermal conductivity of the crystals were determined and the thermal conductivity of the crystals was confirmed. 3. The relationship between atomic state and thermoelectric transition properties of Na_xCoO_2-related compounds [Ca-Co-O, (Bi, Pb)-Sr-Co-O] is discussed. Thermal balance analysis shows that the chemical composition of the substance varies greatly. The results of acidizing reduction titration method show that Co in this substance is not 3.0 ~ 3.3+, and the atomic state of Co is not stable.