2022 Fiscal Year Research-status Report
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 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, 先端材料解析研究拠点, 主任研究員 (80422442)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２２年度は、前年度に行った高分解能光電子分光測定の結果を整理し解釈の検討を行った。詳細な解析により、Al-Pd-Mn系準結晶・近似結晶のギャップは2つのエネルギースケールを持ち、低エネルギー側はほぼ組成・構造によらないこと、高エネルギー側はわずかに組成・構造依存性を持つことが分かった。また、マクロ測定から予測される擬ギャップの大きさとフェルミ準位上の強度の変化がゆるやかに相関を持つことを見出した。一方で積分強度の減少と擬ギャップの間にはほとんど相関がみられなかった。
また並行して、近年発見された半導体準結晶の電子状態解析にも取り組んだ。Al-Ru-Si系準結晶はバルクとして初めて半導体であることが報告された準結晶である。AlやRuといった金属元素が中心となった合金系化合物であり、酸素を伴わないため一見すると金属的になりそうな系である。しかしながらマクロ物性測定からは半導体的な振る舞いが報告されている。元素同士の共有結合により、各サイトが疑似的に閉殻になったようにみえることで、ギャップが開くとする説がある。このような機構による半導体化のモデルケースとしてAl-Fe-Si系の多結晶に対して光電子分光測定を行った。内殻のスペクトルから各構成元素の価数が0価的であることから共有結合的であること、価電子帯のスペクトルから半導体であることを確認した。この成果はMaterials Research Express誌に掲載が決定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
擬ギャップの定量評価については一定の到達点に達したと考えている。今年度中に論文化して社会に広く還元する予定である。この点で本研究はこれまでのところおおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで擬ギャップの定量的な議論は、ギャップの開き始めるエネルギー位置に限られてきた。本研究により、定量的な議論が他の部分にも拡張できることが実証できた。対象物質としてこれまではAl-Pd-Mn系を用いてきたが、今後は他の系にも同様の解析を適用してその有用性を検証する。また擬ギャップの起源について考察するために異なる光源を用いた測定も行う予定である。
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| Causes of Carryover |
当初の想定より光電子分光測定の結果がよく、そちらに専念しているため。今後はより成果を出すための消耗品等と成果の論文化のための経費、論文の出版料、成果の普及のための発表にかかわる旅費に使用する予定である。
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