Sn及び同族半導体の構造相転移の研究

Sn及同系半导体的结构相变研究

• 批准号: 15760487
• 负责人: 高橋 美和子
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760487/
• 关键词: Sn合金; 構造相転移; X線、中性子回折; 散漫散乱; 熱振動; 欠陥構造; 単結晶中性子回折; Sn

今年度は以下の3項目を中心に行った。1)Snに他元素を微量添加したSn合金の作成、評価とその相転移の観測2)X線回折によるSn単結晶の構造解析、及びそれによる熱振動効果の解析3)中性子線回折によるSnの異方性散漫散乱、α-β相転移過程における構造変化の解析1)ついては昨年度Ge添加によりSnの構造相転移の促進、転移に伴う試料崩壊の抑制効果などが確認されたことをふまえ、新たにCu、Ag、Bi、Pbを添加した共晶試料を作成し、添加による転移への影響を調べた。その結果、これらの元素については顕著な相転移の促進効果がみられないことが明らかとなった。また、その抵抗、融点、硬度などの試料評価を行い、純粋Sn、Sn-Ge合金との比較を行った。現在はこれらの共晶との比較の目的で、固溶相を形成するSn-Ga合金について同様の研究を進めている。2)については純粋Sn球状微小単結晶を用いたX線構造解析を行った。その結果、温度因子はc軸方向に大きくまたその値が金属や同族元素に比べて非常に大きいことが明らかとなった。さらにその電子密度分布の歪みから、4次の非調和熱振動の可能性が示唆された。これらの結果をふまえ、熱振動効果と相転移との関連性を調べるため、さらに温度変化をさせた構造解析を進める予定である。3)については高温相で観測されるSnの異方的散漫散乱の詳細な3次元的分布とその温度変化を調べた。その強度分布の解析の結果、ホタル石構造から立方閃亜鉛構造への構造相転移を起こすYSZなどの超イオン伝導体からの散漫散乱と非常に類似した特徴が確認された。単一原子化した立方閃亜鉛構造がSnの低温相であるダイヤモンド構造となることから、両者の散漫散乱には構造上の共通のメカニズムが関係していると考えている。昨年度までに行った2次の熱振動効果モデルだけでは説明されない複雑な強度分布を理解するために、この観点からの散漫散乱のモデルを構築中である。また相転移過程における回折パターンの構造解析から、構造パラメータの相転移に伴う時間変化を解析しており、この結果から相転移メカニズムに関する構造学的情報が得られる考えている。

This year, we focused on the following three items: 1) Creation, evaluation of Sn alloys with trace amounts of other elements added to Sn and observation of their phase transition 2) Structural analysis of Sn single crystals using X-ray diffraction, and analysis of thermal vibrational effects 3) Anisotropic scattering of Sn by neutron ray diffraction, and structural changes during the α-β phase transition process 1) In light of the fact that Ge addition last year confirmed促进SN结构相变的促进以及由于过渡而抑制样品衰变的影响，添加了带有Cu，Ag，Bi和Pb的新的共晶样品，以研究加法对转移的影响。结果，发现这些元素没有观察到促进相变的显着影响。此外，对样品的抗性，熔点和硬度等评估，并与纯SN和SN-GE合金进行了比较。当前，正在对构成固定阶段的SN-GA合金进行类似的研究，以与这些共晶剂进行比较。对于2），使用纯SN球形微型单晶进行X射线结构分析。结果，可以发现与金属和同源元件相比，C轴方向的温度因子很大，其值非常大。此外，电子密度分布的失真表明了四阶非谐振动的可能性。基于这些结果，我们计划进一步进行结构分析，并进行温度变化，以研究热振动效应与相变的关系。对于3），我们研究了在高温相中观察到的SN各向异性散射的详细三维分布及其温度变化。对强度分布的分析证实了与超级离子导体（例如YSZ）的散射散射非常相似的特征，YSZ经历了从萤火虫结构到立方锌闪光结构的结构相变。由于单个雾化的立方锌软结构成为SN的低温阶段的钻石结构，因此我们认为两者的散射散射涉及一种常见的结构机制。目前，我们正在从这个角度构建一个用于散射的模型，以了解复杂的强度分布，而复杂的强度分布无法通过直到去年进行的二阶热振动效应模型来解释。此外，相变过程中衍射模式的结构分析分析了由于相变而引起的结构参数的时间变化，并且人们认为可以从该结果中获得有关相变机制的结构信息。

项目成果

S.Kawano, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, B.Lebech: "Neutron diffraction studies of two-dimensional ordering of the low temperature phase in TbRu_2Si_2"Physica B. (in press). (2004)

S.Kawano、M.Takahashi、T.Shigeoka、N.Iwata、B.Lebech：“TbRu_2Si_2 低温相二维有序的中子衍射研究”Physica B.（出版中）。

T.Sembiring, D.K.Saha, M.Takahashi, T.Shishido, K.Ohshima: "X-Ray Diffraction Study of the Atomic Short-Range Order in Pt-12.5 at.% Mn Alloy"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 107-110 (2003)

T.Sembiring,%20D.K.Saha,%20M.Takahashi,%20T.Shishido,%20K.Ohshima:%20"X-Ray%20Diffraction%20Study%20of%20the%20Atomic%20Short-Range%20Order%20in

S.Kawano, B.Lebech, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, T.Kosugi: "Frustration and two-dimensional spin ordering in TbRu_2Si_2,TbRu_2Ge_2 and DyRu_2Si_2"Physica B. (in press). (2004)

S.Kawano、B.Lebech、M.Takahashi、T.Shigeoka、N.Iwata、T.Kosugi：“TbRu_2Si_2、TbRu_2Ge_2 和 DyRu_2Si_2 中的挫败和二维自旋排序”Physica B.（出版中）。

Neutron diffraction studies of two-dimensional ordering of the low temperature phase in TbRu2Si2

TbRu2Si2 低温相二维有序的中子衍射研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: Physica B 350
• 作者: S.Kawano;M.Takahashi;T.Shigeoka;N.Iwata;B.Lebech
• 通讯作者: B.Lebech

Frustration and Two-Dimensional Spin Ordering in TbRu2Si2, TbRu2Ge2 and DyRu2Si2

TbRu2Si2、TbRu2Ge2 和 DyRu2Si2 中的挫败和二维自旋排序

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Magn.Magn.Mater. 272-276
• 作者: S.Kawano;B.Lenech;M.Takahashi;T.Shigeoka;N.Iwata;T.Kosugi
• 通讯作者: T.Kosugi