分光的手法を用いた準結晶・近似結晶における擬ギャップの定量評価
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21K04633
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 26010:Metallic material properties-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
津田 俊輔 国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, 主任研究員 (80422442)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 光電子分光 / 準結晶・近似結晶 / 擬ギャップ / 電子状態 / ハイパーマテリアル |
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| Outline of Research at the Start |
規則性はあるが周期性を持たないという特殊な結晶構造を持つ準結晶は、近年様々な物性を示す物質が合成できるようになってきた。この特殊な結晶相が安定化する仕組みとして、フェルミ準位近傍に擬ギャップを開くことで相を安定させていると考えられてきているが、それを系統的・定量的に評価した例はこれまで少なかった。そこで本研究では準結晶・近似結晶の擬ギャップを、分光的手法を用いて準結晶・近似結晶の擬ギャップを系統的かつ定量的に評価し、材料設計の指針を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
準結晶は長距離の周期性はないが、規則性を持つという特異な秩序を背景に新しいカテゴリーの結晶として注目を集めてきている。電子状態については周期性がないため、いわゆる厳密な意味でのバンド構造を定義できないが、状態密度としては定義できる。電子状態の計測には光電子分光が最も強力な手法である。実際これまでに準結晶の光電子分光測定から擬ギャップの存在が示唆されてきた。（擬）ギャップが開くということは閉じているよりも系全体のエネルギーが低いことを意味する。そこで、この擬ギャップが準結晶の形成のしやすさの指標となりうる可能性を検証するために、準結晶とその類縁物質である近似結晶の擬ギャップの定量評価を目的に研究を行ってきた。
研究開始当初には反強磁性を示す近似結晶において、反強磁性温度付近から非占有電子状態側に急速に成長する状態密度を見出したが、これはエネルギー分解能の1/10程度の解析誤差でも生じうることがわかり、強い主張はできないことが分かった。その過程で2つのエネルギースケールを持つ擬ギャップがあることがわかってきた。擬ギャップの起源を定量評価のためには波数空間での測定が非常に有効である。前述の通り長周期構造はないため厳密な意味でのバンド構造は定義できないが、準結晶における擬バンド構造ともいえるような波数依存の電子状態の報告例はある。しかし単結晶の作成は困難であることから、顕微光電子分光の可能性を探ってきた。つまり、多結晶は小さな単結晶の集合であるため、適切な条件を整えれば角度分解顕微光電子分光測定が可能であろうということである。
最終年度はデータの解析を行ってきた。2つの異なるエネルギーを持つ構造があることがわかり、組成の違いにより片方は変化せず、片方は変化がみられることが分かった。他方で顕微角度分解顕微光電子分光測定の準備を行ってきた。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
