遷移金属酸化物の局所電子状態の理論的研究

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種々の遷移金属酸化物は多様な結晶構造をとり、またその化学組成は不定比性を示すものが多くその物性は興味深い。これらの物性の多くは酸素欠陥や不純物周囲の局所的電子状態に起因すると考えられ、その電子状態を理論的に研究することが不可欠と考えられる。本研究ではDV-Xα法を用いて酸化物のクラスターモデルの電子構造を計算し、上記の局所電子状態の物性におよぼす効果について検討を行う。1.まず酸化物中金属イオンの価電子状態は酸化物中での酸化還元電位によるのでNacl型MgOやCaO中に遷移金属イオンが置換した場合のクラスターの電子構造を計算し遷移金属に局在した軌道のエネルギー準位を求めた。この結果を整理し実験結果や水溶液中での値との比較検討を行っている。2.ペロブスカイト型酸化物については高原子価Fe^<4+>を含む酸化物のクラスターについて計算を行い、Feイオンの周囲の電子状態を詳細に調べた。計算結果はメスバウアー効果などの実験データをよく説明できることがわかった。また高温超伝導体YB_<a2>Cu_3O_<7-x>のクラスターモデルについても計算を行ったが、O2p軌道に空孔が出来る特徴的な電子状態が出現することが計算からわかった。この電子状態は超伝導の機構を考える上で極めて重要なものと思われる。3.CaF_2型ZrO_2の電子状態の研究も並行して行っているが、この場合は特にZrO_2とZr金属の接合面における局所電子構造に着目して計算を行っている。