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ローンペア酸化物における電子局在性制御による材料設計指針の構築

通过控制孤对氧化物中的电子局域化来构建材料设计指南

基本信息

批准号：
12J02558
负责人：
林博之
金额：
$ 2.32万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2価Snを有する酸化物において，ローンペア電子と呼ばれる孤立電子対は試料の電子構造と結晶構造の両面において重要な役割を担っている．本研究では，ローンペア電子を有する酸化スズ(SnO)について，電子物性測定やX線光電子分光法等の実験手法と，第一原理計算の双方からアプローチすることで，ローンペア電子と物性の相関に関して評価を行うことを目的としている．平成26年度には，パルスレーザー堆積法により作製したヘテロ界面試料の断面透過電子顕微鏡(TEM)観察を行った．SnOとY添加ZrO2(YSZ)単結晶基板とのヘテロ界面において断面TEM観察を行い，界面構造を詳しく調べた結果，SnOとYSZの結晶は第二相や不純物などのない急峻な界面を有していることがわかった．また，X線光電子分光測定により価電子帯上端や内殻の電子状態の測定を行った．X線電子分光の結果と第一原理計算の結果を合わせて考慮すると，ローンペア電子は価電子帯上端に状態密度を有し，正孔の伝導に寄与していることが示唆された．また，試料の作製条件とフェルミ準位の関係を評価した結果，成膜時の酸素分圧によってフェルミ準位がシフトし，試料の電気伝導性をp型からn型まで制御可能であることを明らかにした．n型試料における電子移動度は，p型試料における正孔移動度と同程度かそれよりも高く，伝導帯下端が比較的広がったSnの軌道により構成されていることと矛盾しない．また，n型試料における電子の活性化エネルギーはp型試料において求めた正孔の活性化エネルギーよりも高く，第一原理計算による欠陥形成エネルギーの結果と同様の傾向がみられた．

2価Sn する acid compound において, ローンペアelectron and とcall ばれるisolated electron The electron structure of the sample and the crystal structure of the sample are important. This research is based on the use of acidification of SnO (SnO) electronics, electronic physical properties measurement and X-ray photoelectron spectroscopy, etc. First principles calculation of both parties, the electronic and physical properties of the electronics, the correlation of the properties, the evaluation of the properties, the purpose of the calculation and the purpose of the calculation. The cross-section of the interface material produced by the Heisei 26 Heisei stacking method was observed through an electron microscope (TEM). SnO and Y added ZrO2 (YSZ) single crystal substrate, cross-section TEM observation of the interface structure, detailed interface structure As a result, the crystallization of SnO and YSZ is the second phase, and the impurity and sharp interface are there.また, X-ray photoelectron spectroscopy measurement により価electronic band upper end of the inner shell electronic state measurement を row った. The results of X-ray electron spectroscopy and the results of first-principles calculations are taken into account, and the electronics There is no state density at the upper end of the electron band, and the direction of the positive hole is the same as that of the direct hole.また, the relationship between the preparation conditions of the sample and the level of とフェルミ, the evaluation result, the acid element decomposition pressure during film formation, てフェルThe accuracy of the test material is the electrical conductivity of the sample, which is p-type and n-type. The control is possible. The electron mobility of the n-type sample is the same as that of the p-type sample, and the hole mobility of the p-type sample is high.く, the lower end of the guide band is relatively composed of the 広がったSnのrail track and the されていることと contradictory しない.また, n-type sample におけるelectron activation エネルギーはp-type sample において request めたpositive hole のactivation エネルギーよりも高く, the first principle calculation による owes the formation of the エネルギーの result and the same 様の tendency がみられた.