Research Abstract
人工超格子薄膜における低温での層選択的還元
Selective reduction of layers at low temperature in artificial superlattice thin films
2011年6月30日 Scientific Reports 1 : 27 doi: 10.1038/srep00027
遷移金属酸化物の還元・酸化反応は、エネルギー・環境問題の解決に向けた技術開発のカギである。今回我々は、遷移金属酸化物を含む人工超格子がCaH2により300 °C以下の低温度で層選択的な還元を示すことを報告する。[CaFeO2.5]m/[SrTiO3]nブラウンミラライト/ペロブスカイト人工超格子薄膜は低温還元によって、[CaFeO2]m/[SrTiO3]n無限層/ペロブスカイト人工超格子薄膜へと変化する。この還元反応では、人工超格子のCaFeO2.5層だけがCaFeO2無限層に還元され、SrTiO3層は変化しなかった。観察された結果は、人工超格子での酸素イオンの拡散が二次元ブラウンミラライト層内に限定されることを強く示唆している。還元された人工超格子は、再酸化することができ、ペロブスカイト構造における層選択的還元・酸化は、可逆的に起こることも明らかとなった。
- 京都大学化学研究所
- CREST, 科学技術振興機構
Reduction and oxidation in transition-metal oxides are keys to develop technologies related to energy and the environment. Here we report the selective topochemical reduction observed when artificial superlattices with transition-metal oxides are treated at a temperature below 300 °C with CaH2. [CaFeO2]m/[SrTiO3]n infinite-layer/perovskite artificial superlattice thin films were obtained by low-temperature reduction of [CaFeO2.5]m/[SrTiO3]n brownmillerite/perovskite artificial superlattice thin films. By the reduction only the CaFeO2.5 layers in the artificial superlattices were reduced to the CaFeO2 infinite layers whereas the SrTiO3 layers were unchanged. The observed low-temperature reduction behaviors strongly suggest that the oxygen ion diffusion in the artificial superlattices is confined within the two-dimensional brownmillerite layers. The reduced artificial superlattice could be reoxidized, and thus, the selective reduction and oxidation of the constituent layers in the perovskite-structure framework occur reversibly.
