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酸化物半導体の謎“伝導電子が 伝導しない？”機構を解明
- 金属の原子軌道と酸素の原子軌道の結合が、そのメカニズムだった -
* チタン酸ストロンチウムに存在する“伝導しない伝導電子”の謎が明らかに
* 高精度の軟X線共鳴光電子分光を行い、世界で初めて酸素原子の軌道成分を検出
* 伝導電子が伝導しない性質を併せもつ原因は酸素軌道の寄与の仕方に由来すると結論
SrTiO3結晶は、液晶ディスプレイの駆動用電極などに使われる透明電極や高効率の熱電変換材料への
応用が期待される遷移金属酸化物の半導体です。不思議なことに、SrTiO3結晶に電気伝導性を持たせる
ために加えた電子は、“伝導する電子”として見える場合と“伝導しない電子”として見える場合が、ある確率
で生じ、謎のひとつとなっています。研究グループは、共鳴光電子分光法という手法を用いて、SrTiO3結晶
に加えた電子が“伝導する電子”として観測される場合と“伝導しない電子”として観測される場合の電子
軌道の成分を調べました。その結果、これまで十分に考慮されていなかった酸素原子由来の電子軌道が、
“伝導する / 伝導しない”という二面的な性質をもたらす要因であることが明らかになりました。また、“伝導
しない電子”は“半導体中に遷移金属が1個埋もれている”というモデルで理解できることがわかりました。
これは、SrTiO3をはじめとする遷移金属酸化物の電子状態をモデル化して理解し、その多彩な性質を
制御して新たなエレクトロニクスデバイス材料として実用化する際の重要な指針になると期待できます。
（以下ソースにて）
理化学研究所プレスリリース
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