Dislocation dynamics and link mechanism of ring crystal in low dimensional conductors

低维导体中环晶的位错动力学和连接机制

基本信息

批准号：
20K05669
负责人：
坪田雅功
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kitakyushu National College of Technology (2021-2022)Gakushuin University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

遷移金属トリカルコゲナイドMX3(M=Nb, Ta, Mo; X=S, Se, Te etc)は擬一次元的な伝導特性を有する単結晶として知られており，低次元導体特有の現象である電荷・スピン密度波や超伝導との共存等の研究が進められている．この結晶は単軸に沿って大きく成長し，針状の形状になることが知られている．近年、合成条件により結晶の端が接合したリング形状に成長することが明らかになったが，結晶内に含まれる欠陥の構造や針状結晶の端がどのように結合するかは未だに分かっていない．そこで，結晶成長過程をその場観察によって明らかにすることを目的とした．結晶合成は石英アンプル内で行った．石英管を洗浄後ベーキングしたアンプル内に，原料であるTaとSeを真空封入しアンプルを作製した．リング結晶の合成に重要であるアンプル内の対流や液滴の制御のため，新しく電気炉を作製し，光源やレンズの変更による観察系の改良を行った．アンプル内はSeによる過飽和な状態であり液滴が発生する．液滴の溜まる位置を制御することによって結晶の密度や成長に違いが表れた．リング状に結晶が成長するためには，結晶の端と端が接合して，らせん状に成長する．もしくは，液滴の蒸発に合わせて，微結晶が環状に整列する，というパターンが考えられる．どちらのモデルでも結晶がリング結晶の内径と外径の差が小さい場合は，結晶内の歪みとして応力は小さくて済むが，内径と外径の差が大きくなると，転位の侵入によって応力の緩和が行われる．転位の配列については既に論文等で報告済みだが，粉末XRD解析法によって得られる結晶性に関しては，切断・粉末時に加わる応力の影響もあり，リングに含まれる歪みの解析には不十分であった．リングの形状のまま，円周方向と半径方向の解析によって詳しい結晶構造の違いが明らかにする必要がある．

过渡金属三硫属化物MX3（M=Nb、Ta、Mo；·自旋密度波与超导性的共存研究正在进行中。众所周知，这种晶体会沿着单轴长大并呈现针状形状。近年来，人们发现，根据合成条件，晶体会生长成边缘相连的环形，但晶体内所含缺陷的结构以及针状晶体的端部如何连接在一起仍不清楚。未知．．因此，我们的目的是通过原位观察来阐明晶体生长过程。晶体合成在石英安瓿中进行。通过将原料Ta和Se真空密封到石英管中经清洁和烘烤的安瓿中来制备安瓿。为了控制对环晶合成很重要的安瓿内部的对流和液滴，我们建造了一个新的电炉，并通过改变光源和镜头改进了观察系统。安瓿内部的 Se 处于过饱和状态，并产生液滴。通过控制液滴聚集的位置，晶体的密度和生长会出现差异。为了使晶体生长成环形，晶体的末端连接在一起并生长成螺旋形。或者，可以考虑当液滴蒸发时微晶排列成环的图案。在任一模型中，如果环形晶体的内径和外径之间的差异较小，则作为晶体内部应变的应力将较小，但如果内外径之间的差异变大，则应力将由于以下原因而松弛：错位的入侵将会完成。位错的排列已经在论文等中报道过，但是通过粉末 XRD 分析获得的结晶度也受到切割和粉末化过程中施加的应力的影响，并且不足以分析环中包含的应变．有必要通过分析圆周方向和径向方向的环形形状来阐明晶体结构的详细差异。