dis- and re-ordering electron dynamics of phase change material with resonant bonding

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15283
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Tanimura Hiroshi 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70804087)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 光相変化材料 / 超高速分光

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigate the phase change materials which are used in DVD and Blu-ray discs. The phase-change materials have large contrast in optical and electronic properties between the crystalline and amorphous phases, and this property are considered to originated from the unique bonding of resonant bonds that exist only in the crystalline phase. In this study, we investigated the optical properties of resonant-bonded crystals. Especially, in this study, we focused on the effect of electron excitation by photo irradiation and sample temperature increase on resonant bonding, and analyzed the change of optical properties. Our study has revealed that resonant bonding responds very sensitively to the arrangement of atoms in matter, which can induce the change of optical properties.

Free Research Field

物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

情報化社会が高度化する現在、情報記録技術は非常に重要な技術である。DVDやBlu-rayディスクは情報記録密度、情報の保持性などに優れており、広く普及している。これらの記録面には光相変化材料と呼ばれる物質が用いられており、ナノ秒レーザー照射により結晶相とアモルファス相の制御を行っている。近年、光相変化材料にフェムト秒レーザーを照射することにより、従来の1000倍程度高速なピコ秒程度でアモルファス化することが報告されているが、原理や機構は明らかになっていない。本研究では、光相変化材料の結合が光照射により生じる原子振動によって不安定化することを明らかにし、アモルファス化過程の一端を明らかにした。