機能性酸化物薄膜における欠陥平衡モデルの構築

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○Ce_<0.9>Gd_<0.1>O_<1.95>(CGO・酸化物イオン導電体)上にLa_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>(LSCO・電子・酸化物イオン混合導電体)をPLD法(レーザー蒸着)によって製膜した。LSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定した。薄膜化によってLSCO中の酸素欠陥濃度が各温度、各酸素雰囲気中でどのように変化するかを検証した。La_<0.9>Sr_<0.1>CoO_<3-d>, La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_<3-d>についても同様の測定・解析を行った。解析の結果、薄膜では酸素空孔生成エネルギーが増加することが分かった。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上に、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法によって製膜した。この系では界面にSrZrO3系不純物相が生成され、電極反応を著しく低下させることが分かった。この不純物相の生成速度について解析した。○単結晶安定化ジルコニア(YSZ・酸化物イオン導電体)上にCGO、La_<0.6>Sr_<0.4>CoO_<3-d>をPLD法(レーザー蒸着)によって積層した。SEM観察の結果La_<1-x>Sr_xCoO_<3-d>は多結晶状に積層していたが、X線回折の結果では完全にエピタキシャルに成長していることが分かった。この積層膜上のLSCOの酸素欠陥濃度を交流インピーダンス法により測定したところ、積層LSCO膜中の酸素欠陥濃度はバルク体のそれに比べ減少していた。また、CGO多結晶上に直接製膜したLSCO膜と比べると、酸素欠陥濃度は若干大きく、バルク体に近い値となった。○PLDによる製膜時の基板温度や基板と膜の距離、レーザーパワーなどによって酸化物膜の微細構造が変化し、導電率にも影響が出ている可能性が分かった。製膜時の基板温度が800℃以下のとき、粒径は約100nm以下となることが分かった。