金属内包ゲルマニウムクラスターの合成およびその電子状態の研究

• Project/Area Number: 07804019
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 横道 治男 富山県立大学, 工学部, 助教授 (30212301)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1995: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 金属内包ゲルマニウムクラスター / 電子スピン共鳴 / 欠陥

Research Abstract

金属内包ゲルマニウムクラスターとして、本研究では、NaおよびBaを内包するゲルマニウムクラスター(クラスレート)の合成を試みた。これは、NaおよびBaを内包するシリコンクラスター(クラスレート)が超伝導転移を示すことにより、これらの原子を内包するゲルマニウムクラスレートにおいても超伝導転移を示す可能性があると考えたためである。合成された試料に対して、電子スピン共鳴(ESR)の測定を行うことにより、その電子状態の考察を行った。
試料の合成は、NaGeおよびBaGe_2の作成を行うことから行った。NaGeおよびBaGe_2の作成は、それそれ、NaN_3およびGeパウダーをモル比で1:1、Ba塊およびGeパウダーをモル比で1:2の割合で混ぜ合わせたものを、10^<-5>Torrの真空中でそれぞれ600℃、3時間、600℃、6時間のアニールを行うことにより行った。得られたNaGeおよびBaGe_2をモル比で1:1の割合で混合し、同様の真空中で650℃、3時間のアニールを行った。この操作の後、過剰の金属を除去するために、0.1モル/1のNaOH溶液に、40分間、さらに純水に10時間浸し、大気中で乾燥させ試料の合成を行った。得られた試料に対して、ESRの測定を行った結果、g値および線幅がそれぞれ2.0024および3ガウスの非対象な、室温から123Kの温度領域では温度に依存しないスペクトルを得た。また、低温(123Kから173K)では、線幅の広い新たなESR信号が観測された。さらに、室温において、ゲルマニウムのダングリングボンドによると思われる信号もわずかながら観測された。以上のことから、篭が一部破壊された不完全なものではあるが、NaおよびBaを内包するゲルマニウムクラスレートの合成がある程度はなされているということが示唆される。今後は更なる合成法の改善をはかる必要性があると考えられる。