2010 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光X線ホログラフィーによる機能性材料の相転移機構解明に関する研究
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22360264
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
林 好一 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20283632)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古原 忠 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50221560)
山本 篤史郎 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40334049)
掛下 知行 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90127209)
寺井 智之 大阪大学, 工学研究科, 助教 (20346183)
松下 智裕 高輝度光科学研究センター, 制御・情報部門, 主幹研究員 (10373523)
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| Keywords | ホログラフィー / 蛍光X線 / 相転移 / 強電子相関系 / マルテンサイト |
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| Research Abstract |
従来電子デバイスに比べ、高速動作と低消費電力を向上できるという理由から、電子の電荷とスピンの両方を利用した機能デバイス(スピントロニクス)の研究が盛んに行われている。これを実現するための希薄磁性半導体Ge1-xMnxTe(x=0.51)は、Tc=140Kの強磁性半導体となるため、その材料として期待されている。強磁性発現のメカニズムについては、キャリア(ホール)誘起強磁性と考えられている。しかし、MnとGeの二元化合物も強磁性を持つために、その化合物の析出により強磁性を呈していると考えている研究者も多い。そのために、Ge1-xMnxTeに対し、GeとMnの蛍光X線ホログラムの測定をSPring-8とPFで行った。また、標準試料として、菱面体構造を持つGeTeを測定した。Ge周辺とMn周辺の鮮明な三次元原子像を得ることができた。歪んだGeTe構造が、Mn濃度を増やすことによりNaCl型に変化することが観測された。また、この結果から、MnxGe1-xやMn5Ge3のよう析出物が存在しないことも分かった。また、Mn周辺の原子像に関しては、横軸にMn原子からの距離をとった場合に、その強度変化が理論計算のものとよく一致したため、比較的、正確な立方体になっていることが分かった。一方、Ge周辺の原子像の強度変化は、0.6nmまでの近接原子に対しては、強度が理論値の半分位であり、Ge周辺の副格子が大きく歪んでいることが示唆された。この事実は、GeTeのもつ菱面体構造を、Ge周辺の副格子も有していることを示している。このGeサイト位置の局所的な歪みが不安定さを引き起こし、ひいては欠陥を生み出し、キャリア(ホール)の供給源となっていることが考えられる。
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[Journal Article] X-ray spectrometry2012
Author(s)
Kouichi Tsuiji, Kazuhiro Nakao, Yoshio Takahashi, Kouichi Hayashi, and Chul-Un Ro
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Journal Title
Analytical Chemistry
Volume: 84
Pages: 636-668
DOI
Peer Reviewed
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