高プロトン伝導性ペロブスカイト型酸化物材料 Ba-Zr-Y-O 系の結晶構造解析

抄録

　ペロブスカイト型結晶構造を有する Ba(Zr,Y)O_3-δ (以後、BZY)は、500～700°C の温度領域において10^-3 S･cm 程度のプロトン (H⁺) 伝導性を示すことが知られている[1]。我々は、結晶粒界が存在しない BZY エピタキシャル薄膜を作製し、水素雰囲気中で熱処理を施すことにより、高いプロトン伝導特性を見出した (0.1 S/cm@600°C, 0.01 S/cm@20°C, E_a = 0.01 eV)。本特性は、従来の酸素サイト間をプロトンがホッピングする伝導機構では説明出来ない。またバルクの BaZrO₃（以後、BZO）単結晶も同処理によって高伝導状態になることが確認できた。本研究では BZY および BZO 薄膜と BZO 単結晶における伝導特性の異なる試料間での結晶構造の差異を明らかにすることで、新しいプロトン伝導特性と結晶構造の因果関係を明らかにすることを目的とした。