2000 Fiscal Year Annual Research Report
固体中に埋め込まれた金属ナノ微結晶の電子構造の陽電子消滅による解明
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12640334
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
唐 政 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80271972)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯葢 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (00302208)
永井 康介 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (10302209)
長谷川 雅幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80005975)
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| Keywords | 陽電子消滅 / 電子運動量分布 / 2次元角相関 / 体心立方銅 / ナノ粒子 / フェルミ面 / Fe-Cu合金 |
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| Research Abstract |
固体中に埋め込まれた金属ナノ微結晶の電子構造を調べる目的で、その代表例としてFe-1.0%Cuモデル合金を用意した。550℃で6分熱時効した単結晶試料の陽電子消滅2次元角相関(2D-ACAR)および半導体検出器を用いた同時計数ドップラーブロードニング(CDB)測定によって、陽電子の消滅相手となる電子の運動量分布を広い範囲にわたって調べた。
その結果、約50%の陽電子がナノCu微結晶粒子(ナノ粒子)に閉じこめられること、このナノ粒子は純Cuであり、ほとんど欠陥を含まないことを見いだした。さらにこのナノ粒子の2D-ACARは、BCC構造に由来する顕著な異方性をもつことが分かった。この実験と併行して、陽電子を含むBCC-Cuの最新のバンド計算(Full-potential Linearized Augmented Plane Wave、FLAPW)を行い、BCC-Cuのフェルミ面を計算した。このBCC-Cuのフェルミ面はほぼ球形であるが、BCC構造の12ヶの(110)ブリルアン帯面の中心付近に突起を持つち、実験で求めた異方性の原因となることが分かった。なお、FCC-Cuでは8ケ(110)ブリルアン帯面に突起(ネック)をもつ。このようなナノ粒子のフェルミ面を求めたのは本研究が初めてである。
さらにFLAPW法によって、広い範囲にわたる陽電子-電子運動量分布を求め、CDB実験結果と非常に良く一致する結果を得た。このような理論計算の開発はナノ粒子の電子構造解明に不可欠である。
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[Publications] Y.Nagai et al.: "An Origin of Embrittlement of Reactor Pressure Vessel Steels : Ultra-fine Cu Precipitates"Phys.Rev.B. 63(in press). (2001)
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[Publications] Y.Nagai et al.: "Positron confinement in ultrafine embedded particles : Quantum-dot-like state in Fe-Cu"Phys.Rev.B. 61. 6574-6578 (2001)
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[Publications] Z.Tang et al.: "Identification of Vacancy-Oxygen Complexes in Si by Coincidence Doppler Broadening of Positron Annihilation Radiation and First-principles Calculations"Material Science Forum. (in press).
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[Publications] T.Riewcharoon et al.: "Positron Annihilation Study of Microvoids in Neutron-Irradiated Vanadium : Effects of Oxygen Impurities"Material Science Forum. (in press).
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[Publications] Y.Nagai et al.: "Chemical Analysis of Precipitates in Metallic Alloys Using Coincidence Doppler Broadening of Positron Annihilation Radiation"Rad.Phys.Chem.. 58. 737-742 (2000)
