エキゾティックな相変化材料の非結晶構造と物性

• Project/Area Number: 16F16796
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 細川 伸也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30183601)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): STELLHORN JENS 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2016-11-07 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2017: ¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 放射光物性 / 異常効果 / 非結晶原子構造 / データ駆動科学

Outline of Annual Research Achievements

申請者の研究プロジェクトは、優れたデータ保存デバイスの基礎物性を探求することを目的としている。レーザー励起による結晶ー非結晶相転移によって情報を記録する光学メディアDVDについて、新しい材料として期待されているGe-Cu-Te混合系半導体の相変化メカニズムを解明するために、放射光X線を用いたX線異常散乱（AXS）法によって非結晶状態（アモルファス相）の原子配列を、アモルファス相の構造を正確な3次元原子配列として導出する。特にGe原子が、DVDとしての速い相変化と長い記録保持性に大きく関わっていることがこれまでのGe-Sb-Te混合系における測定によりわかりつつあるので、光反射率の逆転などエキゾティックな物性と高温で高い安定性を示すなど実用面でも優れているGe-Cu-Te混合系の中距離原子構造と物性の深い関係を、Ge-Cu組成比をいくつか変化させたデータから明白にすることを試みた。

Ge-Cu-Te混合系薄膜を、ドイツ・ダルムシュタット工科大学においてスパッター法 によって作製した。試料はSPring-8においてGe、CuおよびTeそれぞれの元素のまわりの差構造因子を求めるAXS実験を行い、統計性の優れた結果を得た。差構造因子は元素によって異なった形状を持つ。得られた結果は、逆モンテカルロ法を用いて、原子配列を3次元的に導出した。特にGeのまわりの中距離構造に着目し、その配列からその電子状態との関係を導き出した。得られた結果はPhysical Review Lettersに投稿準備をしている。また、AXS法の測定手段の大幅な改善については、6月に台北で行われる第13回放射光装置に関する国際会議で報告する予定である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CNRS/SIMaP(フランス)
• [Int'l Joint Research] マールブルク大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] パルドゥビチェ大学(チェコ)
• [Int'l Joint Research] ハンガリー科学院(ハンガリー)
• [Int'l Joint Research] ヤギェウォ大学(ポーランド)
• [Int'l Joint Research] マールブルク大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] パルドゥビチェ大学(チェコ)
• [Int'l Joint Research] CNRSグルノーブル(フランス)
• [Journal Article] Lattice Distortions in TlInSe2 Thermoelectric Material Studied by X-Ray Absorption Fine Structure (2018)
  • Author(s): Shinya Hosokawa, Jens Rudiger Stellhorn, Hiroyuki Ikemoto, Kojiro Mimura, Kazuki Wakita, and Nazim Mamedov
  • Journal Title: Phys. Status Solidi A Volume: 215 Issue: 1 Pages: 1700416-1700416
  • DOI: 10.1002/pssa.201700416
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Distinguishing the local environments of Ga and Ge in amorphous (Ga2Se3)0.25(GeSe2)0.75 by anomalous X-ray scattering (2018)
  • Author(s): B. D. Klee, J. R. Stellhorn, M. Krbal, N. Boudet, G. Chahine, N. Blanc, W.-C. Pilgrim, T. Wagner, and S. Hosokawa
  • Journal Title: Chalcogenide Letters Volume: 15 Pages: 1-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impurity position and lattice distortion in a Mn-doped Bi2Te3 topological insulator investigated by x-ray fluorescence holography and x-ray absorption fine structure (2017)
  • Author(s): S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, T. Matsushita, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, Y. Ebisu, T. Ozaki, H. Ikemoto, H. Setoyama, T. Okajima, Y. Yoda, H. Ishii, Y.-F. Liao, M. Kitaura, and M. Sasaki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 96 Issue: 21 Pages: 214207-214207
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.214207
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A valence-selective X-ray fluorescence holography study of an yttrium oxide thin film (2017)
  • Author(s): Stellhorn J. R.、Hosokawa S.、Happo N.、Tajiri H.、Matsushita T.、Kaminaga K.、Fukumura T.、Hasegawa T.、Hayashi K.
  • Journal Title: Journal of Applied Crystallography Volume: 50 Issue: 6 Pages: 1583-1589
  • DOI: 10.1107/s1600576717012821
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ランダム系の部分原子構造研究に用いるX線異常散乱法の進展 (2017)
  • Author(s): 細川伸也、Jens Ruediger Stellhorn
  • Journal Title: 日本セラミックス協会誌「セラミックス」 Volume: 52 Pages: 341-344
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Atomic configurations and positional fluctuations in decagonal phase Al75Ni10Co15 quasicrystal by x-ray fluorescence holography (2018)
  • Author(s): J. Stellhorn, S. Hosokawa, K. Kimura, K. Hayashi, M. de Boissieu, A. P. Tsai, N. Blanc, N. Boudet
  • Organizer: 第31回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム（2018年1月8-10日、つくば国際会議場）
• [Presentation] X線非弾性散乱による単結晶Mg85Zn6Y9LPSO合金のフォノン励起の研究II (2017)
  • Author(s): 細川伸也、木村耕治、Jens R. Stellhorn、吉田享次、萩原幸司、伊津野仁史、山崎倫昭、河村 能人、峯洋二、高島和希、内山裕士、筒井智嗣
  • Organizer: 日本金属学会2017年春期講演大会
  • Place of Presentation: 首都大学東京南大沢キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] 蛍光X線ホログラフィーによるFe65Ni35インバー合金のスピン状態選択局所構造の研究 (2017)
  • Author(s): 細川伸也、出口雄樹、Jens R. Stellhorn、八方直久、木村耕治、林好一、湯蓋邦夫
  • Organizer: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 蛍光X線ホログラフィーによるTaドープFe2VAl ホイスラー型熱電材料の局所構造解析 (2017)
  • Author(s): 木村耕治、林好一、山本健太、J. R. Stellhorn、戎佳宏、八方直久、 田尻寛男、尾崎徹、細川伸也、宮崎秀俊、西野洋一
  • Organizer: 2016年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2017-03-14
• [Presentation] 蛍光X線ホログラフィーによるFe2VAlホイスラー型熱電材料のドーパントまわり局所構造解析 (2017)
  • Author(s): 木村耕治、林好一、山本健太、Jens R. Stellhorn、戎佳宏、八方直久、田尻寛男、尾崎徹、細川伸也、宮崎秀俊、西野洋一
  • Organizer: 第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター
  • Year and Date: 2017-01-07
• [Presentation] Intermediate-range order in amorphous GeSbTe studied by anomalous x-ray scattering (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn、W.-C. Pilgrim、B. Kaiser、N. Boudet、N. Blanc、H. Tajiri、S. Kohara、K. Kimura、S. Hosokawa
  • Organizer: 第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター
  • Year and Date: 2017-01-07
• [Presentation] A valence selective x-ray fluorescence holography study of YO (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn、S. Hosokawa、K. Hayashi、N. Happo、H. Tajiri、T. Matsushita、K. Kaminaga、T. Fukumura、T. Hasegawa
  • Organizer: 第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター
  • Year and Date: 2017-01-07
• [Presentation] 光触媒RhドープSrTiO3の活性サイトの局所構造評価 (2017)
  • Author(s): 林好一、木村耕治、八方直久、Jens Stellhorn、細川伸也、川崎聖治、M. Lippmaa、L. Kang、赤木和人、松井文彦、松下智裕
  • Organizer: 第30回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 神戸芸術センター
  • Year and Date: 2017-01-07
• [Presentation] An x-ray fluorescence holographic study on a Fe-based high-temperature superconductor FeSe0.4Te0.6 (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, H. Okazaki, A. Yamashita, and Y. Takano
  • Organizer: 30th International Symposium on Superconductivity (13-14 December 2017, Tokyo)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A valence selective x-ray fluorescence holography study of an yttrium oxide thin film (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, H. Tajiri, T. Matsushita, K. Kaminaga, T. Fukumura, T. Hasegawa, and K. Hayashi
  • Organizer: 11th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices ’17 (3-8 December 2017, Kauai)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Valence-selective x-ray fluorescence holography: an example of an yttrium oxide thin film (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn
  • Organizer: 5th International Symposium on Kumamoto Synchrotron Radiation (ISKSR5): Progress of Data Analysis, Data-Driven Science, and Theory for Science (1-2 November 2017, Kumamoto)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Valence-selective x-ray fluorescence holography: an example of an Y2+/Y3+ thin film (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, H. Tajiri, T. Matsushita, K. Kaminaga, T. Fukumura, T. Hasegawa, and K. Hayashi
  • Organizer: Swedish-Japanese Workshop on Nano-Structure Science by Novel Light Sources (2-3 October 2017, Lund)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A combination of anomalous x-ray scattering and x-ray absorption fine structure experiments for the characterization of amorphous GeCu2Te3 (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn, W.-C. Pilgrim, Y. Sutou, and S. Hosokawa
  • Organizer: 8th International Conference on Amorphous and Nanostructured Chalcogenides (2-5 July 2017, Sinaia)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A combination of anomalous x-ray scattering and x-ray absorption fine structure experiments with reverse Monte Carlo modeling for the characterization of amorphous GeCuTe (2017)
  • Author(s): J. R. Stellhorn
  • Organizer: 4th International Symposium on Kumamto Synchrotron Radiation: Cooperation of Experiments and Computer Sciences (15 May 2017, Kumamoto)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] X-ray fluorescence holographic study on high-temperature superconductor FeSe0.4Te0.6 (2016)
  • Author(s): Y. Ideguchi, J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, H. Okazaki, A. Yamashita, and Y. Takano
  • Organizer: International Workshop on Superconductivity and Related Functional Materials 2016
  • Place of Presentation: Tsukuba
  • Year and Date: 2016-12-20
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] スパースモデリングに基づいた蛍光X線ホログラフィー3次元原子イメージの精密化 (2016)
  • Author(s): 細川伸也、出口雄樹、Jens R. Stellhorn、赤井一郎
  • Organizer: 科学研究費補助金新学術領域研究「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」2016年度公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学三田キャンパス
  • Year and Date: 2016-12-19
• [Presentation] Microscopic elastic properties of single crystal Mg85Zn6Y9 alloy with long-period stacking ordered phase by inelastic x-ray scattering (2016)
  • Author(s): S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, K. Kimura, K. Hayashi, K. Hagihara, H. Izuno, M. Yamasaki, Y. Kawamura, Y. Mine, K. Takashima, H. Uchiyama, and S. Tsutsui
  • Organizer: 3rd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2016-12-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Analysis of the local structure in LPSO Mg75Zn10Y15 alloy from x-ray fluorescence holography (2016)
  • Author(s): T. Nishioka, K. Hayashi, K. Kimura, J. R. Stellhorn, N. Happo, K. Hagihara, H. Izuno, Y. Ebisu, Y. Ideguchi, M. Suzuki, T. Ozaki, and S. Hosokawa
  • Organizer: 3rd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2016-12-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure of amorphous GeSbTe modeled by reverse Monte Carlo (2016)
  • Author(s): J. R. Stellhorn, W.-C. Pilgrim, B. Kaiser, N. Boudet, N. Blanc, H. Tajiri, S. Kohara, and S. Hosokawa
  • Organizer: 3rd International Symposium on Kumamto Synchrotron Radiation: Data Analysis and Data-Driven Science
  • Place of Presentation: Kumamoto
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin state selective local structures in Fe65Ni35 Invar alloy by x-ray fluorescence holography (2016)
  • Author(s): Y. Ideguchi, S. Hosokawa, N. Happo, T. Matsushita, M. Suzuki, K. Yubuta, Y. Ebisu, T. Ozaki, H, Ishii, Y.-F. Liao, J. R. Stellhorn, K. Kimura, and K. Hayashi
  • Organizer: 3rd International Symposium on Kumamto Synchrotron Radiation: Data Analysis and Data-Driven Science
  • Place of Presentation: Kumamoto
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] X-ray fluorescence holographic study on high-temperature superconductor FeSe0.4Te0.6 (2016)
  • Author(s): Y. Ideguchi, S. Hosokawa, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, Y. Ebisu, T. Ozaki, J. R. Stellhorn, M. Suzuki, H. Okazaki, A. Yamashita, and Y. Takano
  • Organizer: 3rd International Symposium on Kumamto Synchrotron Radiation: Data Analysis and Data-Driven Science
  • Place of Presentation: Kumamoto
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新学術領域「3D活性サイト科学」と医の連携 (2016)
  • Author(s): 中村照也、山縣ゆり子 、出口雄樹、Jens R. Stellhorn、細川伸也
  • Organizer: 第4回 熊本大学医工連携フォーラム－生命科学・自然科学分野の連携－
  • Place of Presentation: 熊本大学本庄地区
• [Remarks] 量子ビーム3D活性サイト科学研究室
  • URL: http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/SR/index.html
• [Remarks] 量子ビーム・3D活性サイト科学研究室
  • URL: http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/SR/index.html