2022 Fiscal Year Annual Research Report
次世代光情報記録技術創成のための共鳴結合結晶の光誘起結晶-結晶相転移ダイナミクス
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21K14400
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
谷村 洋 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70804087)
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2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 相変化材料 / 共鳴結合 / 時間分解分光 / フェムト秒レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DVDやBlu-rayディスクなどの記録面に用いられている相変化材料の動作原理は、材料の結晶層のみに存在する共鳴結合に起因している。申請者は、共鳴結合は原子配列に極めて敏感に応答し、温度上昇による原子の熱振動振幅の増加によっても誘電率が大きく減少する事を見出した。このことは原子変位を伴う結晶構造相転移が生じた際、大きな光学特性の変化が発生し得る事を示している。本研究では岩塩型構造を母構造とし、歪みのある構造へ相転移する材料を対象として、その光誘起相転移挙動の研究を行い光学特性の変化を研究することを目的とする。上記の共鳴結合の特徴により、本研究結果は従来の結晶-アモルファス相転移を経ず、より高速な結晶-結晶相転移で動作する相変化材料の実現へと展開されることが見込まれる。
PbTe，及びSnTeは室温で立方晶を有する共鳴結合結晶であるが，両物質ともPbおよびSnのサイトにGeを添加することにより，室温で菱面体晶を取ることが知られている．昨年度作成を行ったGeの添加量の異なるPbGeTe試料に対して，温度可変クライオスタットによる試料温度の制御を行いながら時間分解分光測定を行った．Geを添加した試料に関しては，反射率変化中にPbTeには観測されなかったコヒーレント光学フォノンによる振動が観測された．これはGe添加の効果により結晶構造が立方晶系から菱面体晶系になっていることの証左であり，各試料について一定温度以上ではこの振動が消失することを確認した．また，高強度の光励起によってもコヒーレント光学フォノンによる振動が消失し，数psの時間オーダーで急速な反射率の上昇を示すことを観測した．これは，菱面体晶よりも共鳴結合が安定に形成される立方晶に相転移したことによるものであると考えられ，本研究の目的であった結晶-結晶相転移で動作する相変化材料の開発の基礎となりうる現象を観測できた．
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