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制御された歪と圧力による環境半導体β-FeSi_2の光電物性の探索

研究課題

研究課題/領域番号 14550018
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関岡山理科大学

研究代表者

財部 健一  岡山理科大学, 理学部, 教授 (50122388)

研究分担者 森 嘉久  岡山理科大学, 理学部, 講師 (00258211)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2005年度: 200千円 (直接経費: 200千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードβ-FeSi_2 / 高吸収係数 / 体積弾性率 / ナノ結晶 / 軸圧縮率の異方性 / 体積弾性率(243.5GPa) / α-FeSi_2 / 体積弾性率(183GPa) / バンドギャップ変形ポテンシャル / 直接吸収端の圧力係数
研究概要

β-FeSi_2はFeのd電子が価電子帯,伝導帯の両方に分布するというこれまでの半導体にない特徴を有し,高い吸収係数(1evで105^cm^<-1>)を示す。高圧力下の光吸収測定から,吸収係数は双極子近似の理論吸収係数をバンド端直上で大きく上回っていることを発見した。その説明として低次元バンド分散性に由来する励起子を提案した。また,圧力係数はたいへん低い値を持つことが分かった。その要因として価電子帯が原子間距離縮小に伴い上昇する仮説を提案した。さらに高圧力下のX線構造回折実験を行い,体積弾性率が243.5GPaであること示し,SiCを凌ぎダイアモンド,BNに次ぐ硬さを有する物質であることを明らかにした。これはFeのd電子とSiのsp結合とFeが8配位を持つことに由来する。以上の成果は全て世界初の結果であり,Phys.Rev.BとJ.Appl.Phys.に採録された。さらに,ナノFeSi_2の吸収特性を調べ,結晶に較べて10%以上吸収係数が大きいことを明らかにし,その原因としてナノFeSi_2に応力が働いているのではないかとの可能性を指摘した。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (16件) 文献書誌 (8件)

  • [雑誌論文] Optical properties of nanocrystalline FeSi_2 and the effects of hydrogenation2006

    • 著者名/発表者名
      K.Takarabe et al.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88

      ページ: 61911-3

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High interband transitions in β-FeSi_2 under pressure2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Sumida et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44

      ページ: 7421-7423

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High interband transition in beta-FeSi_2 under pressure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Sumida et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44

      ページ: 7421-7423

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hole mobility of p-type beta-FeSi_2 thin film grown from Si/Fe multilayers2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takakura et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 96

      ページ: 93716-5

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hole mobility of p-type β-FeSi_2 thin film grown from Si/Fe multilayers2005

    • 著者名/発表者名
      K.Takakura et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High interband transitions in beta-FeSi_2 under pressure2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Sumida et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44

      ページ: 7421-7423

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural Study of FeSi_2 under pressure2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takarabe et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 96

      ページ: 4903-4908

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Structural Study of β-FeSi_2 under pressure2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takarabe et al.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 96

      ページ: 4903-4908

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electronic and structural study of β-FeSi_2 under high pressure2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Mori et al.
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(b) 235

      ページ: 302-306

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Absolute deformation potential with a compressed model2004

    • 著者名/発表者名
      K.Kosaka et al.
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Sol.(b) 235

      ページ: 423-426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] High-pressure X-ray structural study of BeO and ZnO up to 200 GPa2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Mori, N.Niiya, K.Ukegawa, T.Mizuno, K.Takarabe, A.Ruoff
    • 雑誌名

      Phys.Stat.Solidi(b) 241

      ページ: 3198-3102

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Structural study of FeSi_2 under pressure2004

    • 著者名/発表者名
      K.Takarabe, T.Ikai, Y.Mori
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 96

      ページ: 4903-4908

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Reflection and absorption spectra of beta-FeSi2 under pressure2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Mori, Y.Sumida, K.Takarabe, T.Suemasu, F.Hasegawa
    • 雑誌名

      Thin Solid Film 461

      ページ: 171-173

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Electronic and structural study of β-FeSi2 under high pressure2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Mori et al.
    • 雑誌名

      Phys. Stat. Sol.(b) 235

      ページ: 302-306

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Absolute deformation potential with a compressed model2003

    • 著者名/発表者名
      K.Kosaka, K.Takarabe
    • 雑誌名

      Phys. Stat. Sol.(b) 235

      ページ: 423-426

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical properties of β-FeSi_2 under high pressure(in Japanese)2002

    • 著者名/発表者名
      K.Takarabe
    • 雑誌名

      The review of high pressure science and technology 12

      ページ: 229-235

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Mori, T.Ikai, R.Teranishi, K.Takarabe: "Electronic and structural study of β-FeSi2 under high pressure"Phys.Stat.Sol.(b). 235. 302-306 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Mori, T.Ikai, K.Takarabe: "High-pressure phase in the chalcopyrite CuGaTe_2 and CuInTe_2"Phys.Stat.Sol.(b). 235. 317-320 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kosaka, K.Takarabe: "Absolute deformation potential with a compressed atom model"Phys.Stat.Sol.(b). 235. 423-426 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takarabe, R.Tranishi, J.Oinuma, Y.Mori, T.Suemasu, S.Chichibu, F.Hasegawa: "Optical Properties of B-FeSi2 under Pressure"Phys. Rev. B. 65. 1652151-1652155 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 財部健一: "環境半導体β-FeSi_2の高圧力下光吸収"高圧力の科学と技術. 12・3. 229-235 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Takarabe, R.Tranishi, J.Oinuima, Y.Mori: "Electronic Properties of β-FeSi2 under Pressure"J. Phys. Condens. Matter. 14. 11007-11010 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Mori, T.Ikai, R.Tranishi, K.Takarabe: "Electronic and structural study B-FeSi2 under Pressure"Phys. Stat. sol(b). 235. 302-306 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 財部健一, 森嘉久, 寺西良一, 井貝智行: "β-FeSi_2の光学及び構造的性質の圧力効果"第3回シリサイド系半導体研究会予稿集. 1-4 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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