エキゾティックな相変化材料の非結晶構造と物性

• 研究課題/領域番号: 18F16796
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 物性Ⅰ(実験)
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 細川 伸也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30183601)
• 研究分担者: STELLHORN JENS 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: 放射光物性 / 異常効果 / 非晶質 / 原子構造 / データ駆動科学

研究実績の概要

申請者の研究プロジェクトは、優れた相変化型データ保存デバイスの基礎物性、特に局所部分原子構造を探求することを目的としている。レーザー励起による結晶ー非結晶相転移によって情報を記録する光学メディアDVDについて、新しい材料として期待されているCu-Ge-Te混合系半導体の相変化メカニズムを解明するために、放射光X線を用いたX線異常散乱（AXS）法によって非結晶状態（アモルファス相）の原子配列を3次元的に導出する。光反射率や密度変化の逆転などエキゾティックな物性と高温で高い安定性を示すなど、実用面でも優れているCu-Ge-Te混合系の中距離原子構造と物性の深い関係を、Cu-Ge組成比をいくつか変化させたデータから明白にすることを試みた。
Cu-Ge-Te混合系薄膜試料は、ドイツ・ダルムシュタット工科大学においてスパッター法によって作製し、AXS測定はSPring-8およびESRFにおいてCu、GeおよびTe K吸収端付近で行った。得られた差構造因子から逆モンテカルロ法を用いて原子配列を3次元的に導出した。特に、結晶には画一的に存在する6員環が、アモルファス相では大きく崩壊し、3員環が多く見られることが明らかになった。得られた結果はApplied Physics Letters誌に投稿した。また、中型放射光施設でもAXS実験を可能とする測定法の開発を行い、AXS実験を恒常的に行うことができるようになった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS/SIMaP(フランス)
• [国際共同研究] マールブルク大学(ドイツ)
• [国際共同研究] パルドゥビチェ大学(チェコ)
• [国際共同研究] ハンガリー科学院(ハンガリー)
• [国際共同研究] ヤギェウォ大学(ポーランド)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Application of x-ray fluorescence holography to the analysis of the interior and surface of an yttrium oxide thin film (2019)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, H. Tajiri, T. Matsushita, K. Kaminaga, T. Fukumura, T. Hasegawa, K. Kimura, and K. Hayashi
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 51 号: 1 ページ: 70-73
  • DOI: 10.1002/sia.6550
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalous x-ray scattering experiments for disordered materials at the SAGA Light Source (2019)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, and E. Magome
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 2054 ページ: 050012-050012
  • DOI: 10.1063/1.5084630
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic imaging of iron-based superconductor parent FeTe using x-ray fluorescence holography (2018)
  • 著者名/発表者名: B. Paulus, S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, B. Klee, K. M. Sowa, K. Kudo, N. Nishimoto, H. Ota, M. Nohara, M. de Boissieu, N. Blanc, N. Boudet, and W.-C. Pilgrim
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 255 号: 11 ページ: 1800200-1800200
  • DOI: 10.1002/pssb.201800200
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local structure of FeSe0.4Te0.6 by low‐temperature x‐ray fluorescence holography (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, Y. Ideguchi, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, M. Suzuki, H. Okazaki, A. Yamashita, Y. Takano, and S. Hosokawa
  • 雑誌名: Physica Stutus Solidi B 巻: 255 号: 11 ページ: 1800093-1800093
  • DOI: 10.1002/pssb.201800093
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The seeds of Zn6Y8 L12-type clusters in amorphous Mg85Zn6Y9 alloy investigated by photoemission spectroscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, B. Paulus, K. Maruyama, K. Kobayashi, H. Okuda, M. Yamasaki, Y. Kawamura, and H. Sato
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 764 ページ: 431-436
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.06.012
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Applications of a L1-regularized linear regression to x-ray fluorescence holography data of functional materials (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, K. Hayashi, and T. Matsushita
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 255 号: 11 ページ: 431-436
  • DOI: 10.1002/pssb.201800089
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Seeds of L12 clusters in amorphous Mg85Zn6Y9 alloy observed via anomalous x-ray scattering (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, B. D. Klee, W.-C. Pilgrim, H. Okuda, M. Yamasaki, Y. Kawamura, N. Blanc, and N. Boudet
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 11 号: 7 ページ: 071402-071402
  • DOI: 10.7567/apex.11.071402
  • NAID: 210000136268
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Electronic structures and impurity cluster features in Mg-Zn-Y alloys with a synchronized long-period stacking ordered phase (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, K. Maruyama, K. Kobayashi, J. R. Stellhorn, B. Paulus, A. Koura, F. Shimojo, T. Tsumuraya, M. Yamasaki, Y. Kawamura, S. Yoshioka, and H. Sato
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 762 ページ: 797-805
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.05.163
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structure determination of a new molecular white-light source (2018)
  • 著者名/発表者名: B. D. Klee, E. Dornsiepen, J. R. Stellhorn, B. Paulus, S. Hosokawa, S. Dehnen, and W.-C. Pilgrim
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 255 号: 11 ページ: 1800083-1800083
  • DOI: 10.1002/pssb.201800083
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature dependent local atomic structures in the traditional Fe65Ni35 Invar alloy by x-ray fluorescence holography (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, Y. Ideguchi, S. Hosokawa, N. Happo, T. Matsushita, K. Yubuta, M. Suzuki, H. Ishii, Y.-F. Liao, K. Kimura, and K. Hayashi
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: 50 号: 8 ページ: 790-794
  • DOI: 10.1002/sia.6474
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] YbInCu4価数揺動物質の価数選択的3次元局所構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、八方直久、林好一、木村耕治、Jens R. Stellhorn、佐藤仁、平岡耕一
  • 学会等名: 日本物理学会第74回年次大会（2019年3月14-17日、九州大学伊都キャンパス）
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるYbInCu4価数揺動物質の価数選択的3次元局所構造の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、八方直久、林好一、木村耕治、松下智裕、Jens R. Stellhorn、佐藤仁、平岡耕一
  • 学会等名: 新学術領域「3D活性サイト科学」第9回成果発表会（3月2-3日、奈良先端科学技術大学院大学）
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるYbInCu4価数揺動物質の価数選択性局所原子配列の研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、Jens R. Stellhorn、佐藤仁、八方直久、木村耕治、林好一、松下智裕、水牧仁一朗、鈴木基寛、平岡耕一
  • 学会等名: 第32回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム (1月9-11日、福岡国際会議場）
• [学会発表] 原子形状因子の異常を用いた蛍光X線ホログラフィーによるMnを添加したBi2Te3トポロジカル物質の近接元素種の同定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、Jens R. Stellhorn、八方直久、木村耕治、林好一、松下智裕、石井啓文
  • 学会等名: 第32回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム (1月9-11日、福岡国際会議場）
• [学会発表] Atomic and electronic structures of amorphous Mg85Zn6Y9 alloy: Searching for the seeds of Zn6Y8 L12 clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, K. Maruyama, K. Kobayashi, H. Sato, H. Okuda, M. Yamasaki, and Y. Kawamura
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Millefeuille Structure (3-5 December 2018, Kumamoto)
  • 国際学会
• [学会発表] A model for the fast phase-change mechanism in Cu2GeTe3 (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, Y. Sutou
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Materials Having Multi-Degrees-of-Freedom (1-2 November 2018, Kumamoto)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temperature dependent local atomic structures in the traditional Fe65Ni35 Invar alloy by x-ray fluorescence holography (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, N. Happo, K. Hayashi, T. Matsushita, and K. Yubuta
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Materials Having Multi-Degrees-of-Freedom (1-2 November 2018, Kumamoto)
  • 国際学会
• [学会発表] Local and intermediate‐range atomic orders in a Ga‐Ge‐Se glass by anomalous x‐ray scattering (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, M. Krbal, T. Wagner, and E. Magome
  • 学会等名: 13th International Conference on Solid State Chemistry (16-21 September 2018, Pardibice)
  • 国際学会
• [学会発表] Elemental identification of neighboring atoms by x-ray fluorescence holography using an anomalous atomic form factor (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, T. Matsushita, K. Kimura, K. Hayash, N. Happo, and H. Ishii
  • 学会等名: The 14th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging (3-7 September 2018, Bari)
  • 国際学会
• [学会発表] Local- and intermediate-range structures of room-temperature superionic Ag-GeSe3 glasses (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, W.-C. Pilgrim, K. Hayashi, N. Boudet, N. Blanc, and Y. Kawakita
  • 学会等名: 15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids & 14th European Society of Glass Conference (9-13 July 2018, St. Malo)
  • 国際学会
• [学会発表] Phonon excitations in an anisotropic metaphosphate glass (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, S. Inaba, H. Uchiyama, and S. Tsutsui
  • 学会等名: 15th International Conference on the Physics of Non-Crystalline Solids & 14th European Society of Glass Conference (9-13 July 2018, St. Malo)
  • 国際学会
• [学会発表] A structural study of a rejuvenation effect in amorphous Gd-Co metal by anomalous x-ray scattering (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, J. R. Stellhorn, Y. Yamazaki, H. Kato, N. Blanc, and N. Boudet
  • 学会等名: The 25th International Symposium on Metastable, Amorphous and Nanostructured Materials (ISMANAM2018) (2-6 July 2018, Rome)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Anomalous X-ray Scattering Experiments for Disordered Materials at the SAGA Light Source (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, and E Magome
  • 学会等名: The 13th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (10-15 June 2018, Taipei)
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーを用いたトポロジカル絶縁体Bi2Te3にドープされたMnの局所構造解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、Jens R. Stellhorn、松下智裕、八方直久、林好一
  • 学会等名: 第12回物性科学領域横断研究会（11月30日-12月1日、奈良先端科学技術大学院大学）
• [学会発表] アモルファスGd-Co合金の若返り効果の構造的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也, Jens R. Stellhorn, 山崎由勝, 加藤秀実, Nils Blanc, Nathalie Boudet
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会 (2018年9月9-12日、同志社大学京田辺キャンパス）
• [学会発表] X線異常散乱によるGa-Ge-Seガラスの局所、中距離原子構造 (2018)
  • 著者名/発表者名: J. R. Stellhorn, 細川伸也, M. Krbal, T. Wagner, 馬込栄輔
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会 (2018年9月9-12日、同志社大学京田辺キャンパス）
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるD相Al75Ni10Co15準結晶の原子配列と位置ゆらぎ (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也, Jens R. Stellhorn, 木村耕治, 林好一, Marc de Boissieu, Nils Blanc, Nathalie Boudet
  • 学会等名: 日本物理学会2018年秋季大会 (2018年9月9-12日、同志社大学京田辺キャンパス）
• [学会発表] X線異常散乱法による機能性カルコゲンガラスの局所構造の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、Jens R. Stellhorn、馬込栄輔
  • 学会等名: 第12回九州シンクロトロン光研究センター研究成果報告会（2018年8月1日、佐賀市ホテル・グランデはがくれ）
• [備考] 量子ビーム３D活性サイト科学研究室
  • URL: http://crocus.sci.kumamoto-u.ac.jp/physics/SR/index.html