ヘテロ構造化した遷移金属酸化物における新機能探求

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本研究では、遷移金属酸化物中の酸素配位環境に着目し、酸素配位環境を制御することで、酸化物の新機能開発を目指してきた。原子層単位で成長を制御したブラウンミレライト構造SrFeO2.5エピタキシャル薄膜を作製し、これを空気中でアニールすることにより、酸素が取り込まれる過程を原子間力顕微鏡（AFM）の導電性からナノスケールレベルで観察することに初めて成功した。原子レベルでのステップ構造を持つSrFeO2.5では、その端点から酸素が取り込まれ、その後テラス構造の膜面を拡散していくことが明らかとなった。このような酸素イオンの拡散挙動過程をナノスケールレベルで解明したのは初めての例である。We fabricated as-grown oxygen deficient SrFeO2.5 thin films as a model system by pulsed laser deposition. Then, we applied air-annealing treatment in order to progressively induce oxidation to the samples. Our characterizations by x-ray diffraction and conducting-AFM reveal that the as-grown and annealed SrFeO2.5 films show structural and electronic transitions from insulating brownmillerite to metallic perovskite phases. Importantly, we observed a trend in nanoscale oxygen dynamics in SrFeO2.5, that is oxygen ions are preferably incorporated into the higher terraces near step edges during oxidation.