可視光で可逆的に光誘起構造変化をする酸化物のラマン散乱による探索と機構解明

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450246
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 垣花 眞人 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (50233664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長田 実 東京工業大学, 理化学研究所, 基礎科学特別研究員
• Keywords: ラマン散乱 / 酸化物 / 可視光 / 光誘起構造変化 / 酸化物超伝導体 / 可逆的構造変化

Research Abstract

『光誘起構造変化』は有機固体や分子ではよく知られているが、無機酸化物では極めて希である。そこで本研究では、第1に、可視光で『光誘起構造変化』をする新規酸化物の発見を目指すこと、そして第2に、現象が結晶構造のどこの部分で起きているのかを、またどの電子遷移が現象の本質に関係しているのかを明らかにすることを目的とした。この目的を達成するためには、光による励起が引き金となって発生する、固体中での構造変化を、同じ光源を用いたラマン散乱実験により『その場』観察するという独自の計測技術を完成させる必要があるが、それ以前の問題として、ラマン散乱により観測されるスペクトルの帰属を予め確立しておく必要がある。光誘起構造変化をする候補物質として、酸素欠損したYBa_2Cu_3O_y、(Pb_2Cu)Sr_2(Ca,Y)Cu_2O_yおよびBi_2Sr_2CaCu_2O_yに着目し、まずこれらの物質系の単結晶を育成し、様々な方位からの偏光ラマンスペクトルを測定し、混乱していたラマンスペクトルの帰属を確立した。
もともと『光誘起構造変化』は光による電子励起が引き金となって発生し、一般に固体中での大きなゆらぎを伴うものである。無限に存在すると言える夥しい種類の酸化物の中から候補物質を絞り込むためには、これら光によって誘起される構造変化を手軽にモニターできる手段を確立しなければならない。そこで本研究では、帰属の確立した上記モデル物質を用いて、可視光領域の様々な波長を有する各種レーザー(Ar,He-Ne,Kr,色素,Ti-サファイアなど)をラマン散乱の光源として構造のゆらぎを『その場』観察するというラマン分光システムの有用性を検討し、新たな光誘起構造変化をする物質探索手段として極めて有望であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 垣花 眞人: "鉛系高温超伝導体のラマン錯乱"粉体及び粉末治金. 46・9. 999-1003 (1999)
• [Publications] M.Osada,M.Kakihana: "Photoinduced phase transition in Yba_2Cu_3Ox observed by in-situ Resonant Raman spectroscopy"Advances in Superconductivity XI. 65-68 (1999)
• [Publications] M.Kakihana: "Raman-active phonon and their doping dependence in Pb-based cuprate superconductors"Physical Review. B. 60・9. 6316-6319 (1999)
• [Publications] 長田実,垣花眞人: "Y系高温超伝導体の光誘起構造変化-共鳴ラマン散乱をプローブとするその場観察"固体物理. 34. 761-767 (1999)
• [Publications] 長田実,垣花眞人: "酸化物高温超伝導体の光誘起構造変化-その場ラマン観察による新規酸化物系の探索"光アライアンス. 10. 35-39 (1999)
• [Publications] M.Osada,M.Kakihana: "Phonon Raman scattering of Bi_2Sr_2CaCu_2O_8td under hydrosatic pressure"Physical Review B. 59・13. 8447-8450 (1999)