秩序無秩序相が誘起するニッケル層状酸化物の新奇金属絶縁体転移と超伝導物性への展開

有序-无序相诱导镍层状氧化物的新型金属-绝缘体转变及超导性能的发展

• 批准号: 22KJ0267
• 负责人: 松本 倖汰
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0267/
• 关键词: 局所原子配列制御; 粉末X線回折; 結晶相の熱的スイッチング; 層状遷移金属酸化物; リートベルト解析; 相変化材料

本研究では、岩塩層のSr/Bi配列が異なるSr2.5Bi0.5NiO5の多結晶試料を合成し、結晶構造解析と基礎物性の温度依存性の評価を行った。また、単結晶の合成条件を検討した。ポストアニールを行った多結晶試料について、SPring-8にて粉末X線回折測定を行い、4種類のSr/Bi配列の結晶構造を同定した。4種類の結晶構造はそれぞれ、既知の完全秩序相、新規に発見した秩序相、無秩序相、完全無秩序相であった。また、800 ℃前後でのアニールでは、磁性絶縁体の新物質であるダブルペロブスカイトSr2BiNiO4.5に相変化することもわかった。基礎物性の評価により、Sr2.5Bi0.5NiO5は金属的な基底状態をとる常磁性体であるものの、Sr/Bi配列によって電気抵抗率が大きく異なることがわかった。室温から950 °Cに至る高温領域での電気抵抗率も評価した。その結果、Sr/Bi配列の秩序構造と無秩序構造、および秩序構造とダブルペロブスカイトが、熱的にスイッチング可能であることを見出した。さらに、構造のスイッチングに伴い、102倍と109倍という顕著な電気抵抗率の変化を示すことがわかった。これは、カルコゲナイド相変化材料と同様な、大きな電気抵抗率変化を伴う相変化である。構造変化の過程について明らかにするため、SPring-8において加熱・冷却中のin-situ測定も行った。Sr/Bi配列が秩序配列から無秩序配列に変化し、直方晶相を経て、ダブルペロブスカイトに構造変化する様子を観察できたが、試料ホルダーの変形により冷却中の構造変化の観察はできなかった。また、Ptるつぼを使ったフラックス法による単結晶合成を試みたが、合成条件が還元的になってしまい、Sr2.5Bi0.5NiO5ではなく、NiOの単結晶が合成された。

在这项研究中，合成了岩盐层中具有不同SR/BI排列的SR2.5BI0.5NIO5的多晶样品，进行了晶体结构分析，并评估了基本特性的温度依赖性。另外，检查了单晶体合成的条件。通过使用Spring-8进行X射线粉末衍射测量测量，通过停产后多晶样品来鉴定四个不同SR/BI序列的晶体结构。四种类型的晶体结构是完美有序的相，新发现的有序相，无序相和完全无序的相。还发现在800°C左右的退火导致相变为双钙钛矿SR2BINIO4.5，这是一种用于磁绝缘体的新材料。对基本特性的评估表明，尽管SR2.5BI0.5NIO5是一种具有金属基态的顺磁性物质，但根据SR/BI的布置，电阻率显着不同。还评估了从室温到950°C的高温范围内的电阻率。结果，发现SR/BI阵列的有序和无序结构以及有序结构和双钙晶型是可热切换的。此外，发现由于结构的切换，电阻率的显着变化为102和109倍。这是一种相变，具有较大的电阻率变化，类似于沙兰氏蛋白酶相变材料。为了阐明结构变化的过程，在春季8的加热和冷却过程中，还进行了原位测量。尽管可以观察到SR/BI排列从有序排列变为无序排列，然后经历CLHOP相变为双钙钛矿结构，但由于样品持有人的变形，无法观察到冷却过程中的结构变化。此外，使用PT坩埚通过通量法尝试了单个晶体合成，但是合成条件变得还原，并合成了NIO的单个晶体，而不是SR2.5BI0.5NIO5。

项目成果

結晶体、相変化メモリ、結晶体の製造方法及び相変化メモリの製造方法

晶体、相变存储器、晶体的制造方法以及相变存储器的制造方法

• 发表时间: 2022

ペロブスカイト構造を基調とするニッケル酸化物における熱的な結晶構造・電気伝導性の可逆制御

基于钙钛矿结构的氧化镍热晶体结构和电导率的可逆控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 松本倖汰;河底秀幸;西堀英治;福村知昭;松本倖汰
• 通讯作者: 松本倖汰

層状酸化物Sr2.5Bi0.5NiO5における結晶相の熱的スイッチングが誘起する巨大な電気抵抗率変化

层状氧化物Sr2.5Bi0.5NiO5中晶相热转换引起的巨大电阻率变化

• 发表时间: 2023
• 作者: 松本倖汰;河底秀幸;西堀英治;福村知昭
• 通讯作者: 福村知昭