光と超音波による熱電変換材料としての遷移金属酸化物の物性研究

今年度は、超音波を用いてCo酸化物(特にLa_<1-x>Sr_xCoO_3)の軌道-格子相互作用、電荷-格子相互作用の研究を行った。その結果、x=0.2付近の濃度で弾性定数のソフト化を観測した。そのソフト化の起源は、Co^<3+>がLow Spin状態(Γ1対称性)である基底状態とHigh Spin状態(Γ3対称性)および中間Spin状態との励起状態間の遷移であることがわかった。濃度xだけ系に存在するCo^<4+>に関しては弾性定数のソフト化状況からHigh Spin状態(Γ1対称性)が基底状態であることがわかった。年度の後半にはイリノイ大学シカゴ校のJ.C.Campuzano教授の下で、角度分解光電子分光の研究も行なった。角度光電子分光装置の組み立てを行いながら高温超電導体BiSrCaCu_2O_8系や熱電材料として期待されているNa_xCoO_2系のバンド構造やフェルミ面の測定を行った。また、Na_<0.7>Ca_yCo0_2のμSR実験結果をSolid State Communicationに発表した。その実験では300K付近でのCoイオンのSpin状態の変化にともなうナイトシフトの変化を観測した。さらに熱電材料として最もZTが高い(2を超える)AgPb_mSbTe_<2+m>のバンド計算も行い、その熱電特性の良さ(高温での低い熱伝導と高いゼーベック係数)の起源を考察し、Physical Review Bに発表した。バンド計算からのこの物質の特徴は、AgとSbが近接しやすく、この性質が高電気伝導、低熱伝導率を実現させていることがわかった。

今年度は、超音波を用いてCo酸化物(特にLa_<1-x>Sr_xCoO_3)の軌道-格子相互作用、電荷-格子相互作用の研究を行った。その結果、x=0.2付近の濃度で弾性定数のソフト化を観測した。そのソフト化の起源は、Co^<3+>がLow Spin状態(Γ1対称性)である基底状態とHigh Spin状態(Γ3対称性)および中間Spin状態との励起状態間の遷移であることがわかった。濃度xだけ系に存在するCo^<4+>に関しては弾性定数のソフト化状況からHigh Spin状態(Γ1対称性)が基底状態であることがわかった。年度の後半にはイリノイ大学シカゴ校のJ.C.Campuzano教授の下で、角度分解光電子分光の研究も行なった。角度光電子分光装置の組み立てを行いながら高温超電導体BiSrCaCu_2O_8系や熱電材料として期待されているNa_xCoO_2系のバンド構造やフェルミ面の測定を行った。また、Na_<0.7>Ca_yCo0_2のμSR実験結果をSolid State Communicationに発表した。その実験では300K付近でのCoイオンのSpin状態の変化にともなうナイトシフトの変化を観測した。さらに熱電材料として最もZTが高い(2を超える)AgPb_mSbTe_<2+m>のバンド計算も行い、その熱電特性の良さ(高温での低い熱伝導と高いゼーベック係数)の起源を考察し、Physical Review Bに発表した。バンド計算からのこの物質の特徴は、AgとSbが近接しやすく、この性質が高電気伝導、低熱伝導率を実現させていることがわかった。