分光的手法を用いた準結晶・近似結晶における擬ギャップの定量評価

使用光谱方法定量评估准晶体和近似晶体中的赝能隙

基本信息

批准号：
21K04633
负责人：
津田俊輔
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

２０２２年度は、前年度に行った高分解能光電子分光測定の結果を整理し解釈の検討を行った。詳細な解析により、Al-Pd-Mn系準結晶・近似結晶のギャップは2つのエネルギースケールを持ち、低エネルギー側はほぼ組成・構造によらないこと、高エネルギー側はわずかに組成・構造依存性を持つことが分かった。また、マクロ測定から予測される擬ギャップの大きさとフェルミ準位上の強度の変化がゆるやかに相関を持つことを見出した。一方で積分強度の減少と擬ギャップの間にはほとんど相関がみられなかった。また並行して、近年発見された半導体準結晶の電子状態解析にも取り組んだ。Al-Ru-Si系準結晶はバルクとして初めて半導体であることが報告された準結晶である。AlやRuといった金属元素が中心となった合金系化合物であり、酸素を伴わないため一見すると金属的になりそうな系である。しかしながらマクロ物性測定からは半導体的な振る舞いが報告されている。元素同士の共有結合により、各サイトが疑似的に閉殻になったようにみえることで、ギャップが開くとする説がある。このような機構による半導体化のモデルケースとしてAl-Fe-Si系の多結晶に対して光電子分光測定を行った。内殻のスペクトルから各構成元素の価数が0価的であることから共有結合的であること、価電子帯のスペクトルから半導体であることを確認した。この成果はMaterials　Research　Express誌に掲載が決定している。

在2022财年，我们整理了前一年进行的高分辨率光电子能谱的结果，并考虑了它们的解释。详细分析表明，Al-Pd-Mn准晶和近似晶体之间的能隙有两个能级，低能侧几乎与成分和结构无关，而高能侧则稍微依赖于成分和结构。我有我们还发现，通过宏观测量预测的赝能隙的大小与费米能级以上的强度变化之间存在松散的相关性。另一方面，积分强度的降低与赝能隙之间几乎没有相关性。与此同时，我们还对最近发现的半导体准晶体进行了电子结构分析。 Al-Ru-Si 准晶是第一个被报道为半导体的块体准晶。它是一种主要由Al和Ru等金属元素组成的合金基化合物，由于不含氧，所以乍一看似乎是金属的。然而，宏观物理性质测量报告了类似半导体的行为。有一种理论认为，由于元素之间的共价键，每个位点似乎都有一个假封闭的壳，这打开了间隙。我们对 Al-Fe-Si 多晶进行了光电子能谱分析，作为利用这种机制形成半导体的模型。从内壳的光谱，我们确认了各组成元素的价数为零，这表明它是共价键，从价带的光谱，我们确认它是半导体。该成果已决定发表在Materials Research Express杂志上。