セレンの超臨界領域における半導体-金属転移と局所構造

硒超临界区的半导体-金属转变和局域结构

• 批准号: 63540253
• 负责人: 田村 剛三郎
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63540253/
• 关键词: 液体セレン; 超臨界領域; 臨界点; 半導体-金属転移; EXAFS; 密度; 液体セレン; 超臨界領域; 臨界点; 半導体-金属転移; EXAFS; 密度

セレンは、液体から気体へと臨界点(1580℃,380bar)を超えて密度を連続的に減少させてゆく過程で、液体半導体から金属的性質をもつ流体へ、さらには気体へと多様な変化をする。本研究では、この超臨界領域に現れる金属流体の成因を明らかにするため、X線吸収方にる密度測定およびEXAFS測定を試みた。(1)高圧容器の製作;1700℃,800barまでの高温高圧下で密度およびEXAFSの測定が可能な高張力鋼製の内熱型高圧容器を設計し製作した。ヒーター,断熱管等の内蔵物を自作し、X線を通す高圧窓として金属ベリリウムを使用し、また圧力媒体としてヘリウムガスを用いた。テストの結果、所定の高温高圧を達成できることが判明した。(2)試料容器の開発;1700℃もの高温に耐え、セレンとの反応性が無く、しかも加工性に富む材料として粒径15ミクロンの多結晶サファイアを選んだ。X線が透過する部分の厚さはできる限り薄くする必要があり、さらに超臨界条件下にある試料の厚さを一定に保ち得る堅固さが要求される。これらの条件を満たし、X線透過部の厚さが200ミクロンの試料容器を当研究室で開発することに成功した。(3)X線吸収法による密度測定;X線源として、AgKα特性X線を用いた。高圧容器の前後にイオンチェンバーを置き、入射および透過X線強度を測定し、その吸収量から密度を算出した。この方法により、液体から気体にわたる超臨界領域での密度を世界で初めて測定することができた。(4)EXAFSの測定;平衡蒸気圧下での液体および気体セレンに対するEXAFSの測定にはすでに成功している。高圧下での測定については、密度測定を通して種々の実験条件をチェックし終えたので、高圧容器、試料容器当を高エネ研放射光施設に搬入し、間もなく測定を開始する予定である。

硒经历了从液体半导体到具有金属特性的流体，甚至气体的各种变化，因为它不断地降低了密度超出临界点（1580°C，380 bar）的密度。在这项研究中，我们尝试使用X射线吸收方法进行密度测量和EXAF测量，以阐明该超临界区域中出现金属流体的原因。 （1）制造高压容器；我们设计和制造了一个由高音钢制成的内部热型高压容器，该容器可以在高温下测量密度和EXAF，最高为1700°C和800 bar。加热器和热隔热管是自己建造的，金属颗粒被用作高压窗口，以使X射线通过，并将氦气用作压力介质。测试表明，可以达到给定的高温和高压。 （2）样品容器的开发：我们选择了15微米的粒径为15微米的多晶蓝宝石作为一种可以承受高温高达1700°C的材料，与硒没有反应性，并且非常可加工。 X射线传输区域的厚度应尽可能薄，此外，必须足够牢固以保持样品的厚度在超临界条件下恒定。我们已经成功地开发了一个在实验室中厚度为200微米的样品容器，该容器符合这些条件。 （3）通过X射线吸收的密度测量； AGKα特征X射线用作X射线源。将一个离子室放置在高压容器的前后，并测量X射线强度，并根据吸收量计算密度。这种方法使世界上的第一个密度在超临界区域中进行了测量，从液体到气体。 （4）EXAFS的测量；在平衡蒸汽压力下的液体和气态硒的EXAF的测量已经成功。关于高压下的测量，通过密度测量进行了各种实验条件，因此高压容器和样品容器将被运输到高能量研究所的同步机构设施，并将很快开始测量。