2006 Fiscal Year Annual Research Report
光励起状態における歪んだペロブスカイト構造結晶の非調和フォノン解析に関する研究
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17540303
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| Research Institution | Kushiro National College of Technology |
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Principal Investigator |
須田 潤 釧路工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (20369903)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神嶋 修 東北大学, 多元物質研究所, 助手 (90321984)
河村 純一 東北大学, 多元物質研究所, 教授 (50142683)
服部 武志 東京理科大学, 理学部, 教授 (20029234)
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| Keywords | フォノン / 格子力学 / ラマン分光 / ペロブスカイト / 格子振動 |
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| Research Abstract |
光励起状態下での動的構造相転移は、結晶内の原子の非調和現象と深く結びついている。そこで、改良型格子力学計算により温度における精密なモード解析を行い、光励起状態における歪んだペロブスカイト構造結晶(XGaO_3結晶(X=Nd, La))のフォノン分散曲線解析を行う。さらに、改良型格子力学計算結果とラマン分光及び誘電物性実験結果を比較することにより、Librationalモードに対する非調和協力現象のオリジンを解明し、この結晶構造における温度誘起相転移や熱膨張異常をこの観点から研究することである。本年度は、
(1)第一原理計算コードを使用して、改良型格子力学計算プログラムを作成し、それを用いてXAIO_3結晶(X=Y, La)に関するフォノンの分散曲線解析を高速計算機により行った。さらに、ラマンシフトの温度依存性の計算を行い、計算結果と実験結果との比較を行うことにより、定常状態におけるLibrationalモードにおける非調和効果が、目的とする温度誘起相転移や熱膨張異常と、どのように関係しているかを調べた。
(2)研究分担者が、XAIO_3結晶サンプル(X=La, Y)において、X線による結晶構造分析を併用し、系統的に広い温度領域における偏光ラマンスペクトルや精密な誘電率の温度依存性の実験を行った。
(3)東北大学の関連研究者との情報交換を行うため、仙台に出張し、シミュレーション結果と実験値の比較・検討を行った。
その結果、LaGaO_3結晶の高温相においてAnharmonicityに関して以下の2つの知見を得ることに成功した。
(1)52cm^<-1>の低振動数回転格子振動モードについてはdecay processとscattering processが支配的であるのに対し、440cm^<-1>の屈曲モードについてはdecay pocessが支配的になっている。
(2)これらのモードに対するAnharmonic processの違いが,DOSのフォノンバンドギャップ効果に起因している。
これらの研究結果については、第62回日本物理学会年会にて研究発表を行った。一方、Anharmonicityに対するDOSのバンドギャプ効果を他の構造について検証するため、BaWO4の場合の解析についても数値計算を行い、2006年度第42回応用物理学会北海道支部学術講演会にて研究発表を行った。
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