コンプトン散乱による溶融シリコンの電子運動量密度分布の決定-共有結合性の検証-

• 研究課題/領域番号: 20760504
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 金属生産工学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 岡田 純平 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教 (90373282)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2009年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2008年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 融体 / 凝固 / 電子構造 / シリコン / コンプトン散乱測定 / 静電浮遊法 / コンプトン散乱 / 静電浮遊 / 電子運動量密度分布 / 共有結合

研究概要

ダイヤモンド構造を持つ典型的半導体であるシリコンは、融解すると一転して単純金属になると長い間考えられてきた。ところが、近年行われた計算機シミュレーションの結果によれば、これまでの自由電子的描像に反して、溶融シリコン中にはフェムト秒で生成消滅を繰り返す共有結合が存在し、しかもそれが非常に多くの割合で存在するとされている。本研究は、溶融シリコンの電子構造の詳細を解明することを目的として、溶融シリコン(1787K)のコンプトン散乱測定を行い、価電子の運動量密度分布を求めた。第一原理計算を用いた解析の結果、溶融シリコンの4個の価電子の約30%が共有結合に寄与することが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Viscosity of liquid boron (2010)
  • 著者名/発表者名: J.T.Okada, T.Ishikawa, Y.Watanabe, P.-F.Paradis, K.Kimura
  • 雑誌名: Physical Review B 81,140201R ページ: 4-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface tension and viscosity of molten vanadium measured with an electrostatic levitation furnace (2010)
  • 著者名/発表者名: J.T.Okada, T.Ishikawa, Y.Watanabe, P.F.Paradis
  • 雑誌名: Journal of Chemical Thermodynamics 42 ページ: 856-859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quasicrystalline Tenfold Symmetry Order in Boron Compounds (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyazaki, J.Okada, E.Abe, Y.Yokoyama, K.Kimura
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 79,073601 ページ: 4-4
  • NAID: 40017205428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supercooling of Homogeneous Liquid Phase of Liquid Metals and Alloys -Poor Supercooling around the Eutectic Composition of Liquid Ni-Nb System (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Itami, J.Okada, ., Y.Watanabe, T.Ishikawa, S.Yoda
  • 雑誌名: Materials Transactions 51 ページ: 1510-1515
  • NAID: 120006832438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermophysical Property Measurements of Liquid Gadolinium by Containerless Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ishikawa, J.T.Okada, P.F.Paradis, Y.Watanabe
  • 雑誌名: International Journal of Thermophysics 31 ページ: 388-398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscosity of liquid boron (2010)
  • 著者名/発表者名: Junpei. T.Okada, T.Ishikawa, et al.
  • 雑誌名: Physical Review B 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface tension and viscosity of molten vanadium measured with an electrostatic levitation furnace (2010)
  • 著者名/発表者名: Junpei T.Okada, T.Ishikawa, et al.
  • 雑誌名: The Journal of Chemical Thermodynamics (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volume and viscosity of Zr-Cu-Al glass-forming liquid alloys (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Yokoyama, T.Ishikawa, J.T.Okada, S.Nanao, A.Inoue.
  • 雑誌名: J.Non-Crystal.Solids 355 ページ: 317-322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noncontact thermophysical property measurement of liquid cerium by electrostatic levitation (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Q.Li, T.Ishikawa, J.T.Okada, S.yoda.
  • 雑誌名: J.MAT.RES. 24 ページ: 2449-2452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Covalency of Valence Electrons in Liquid Silicon : A Direct X-ray Compton Scattering Measurement
  • 著者名/発表者名: J.T.Okada, P.-L.Sit, Y.Watanabe, Takehiko Ishikawa, B.Barbiellini, A.Bansil, R.Wan, T.Masaki, P.-F.Paradis, M.Itou, Y.Sakurai, K.Kimura, Tetsuya Ishikawa, S.Nanao
  • 雑誌名: submitted.
  • 査読あり
• [学会発表] コンプトン散乱測定による液体シリコンの電子運動量密度分布の決定-共有結合性の検証- (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡田純平, P.-L.Sit, 渡辺康裕B, 石川毅彦, B.Barbiellini, A.Bansil, R.Wan, 正木匡彦, 伊藤真義, 櫻井吉晴, 木村薫, 七尾進
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Thermophysical property measurements of high temperature melts using an electrostatic levitation method (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ishikawa, J.T.Okada, P.-F.Paradis, Y.Watanabe
  • 学会等名: 2nd International symposium on thermal design and thermophysical property for electronics and energy, Invited talk
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] 静電浮遊法による高温融体の熱物性測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川毅彦、岡田純平、P.-F.Paradis, 渡邊勇基
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Electrostatic Levitation Technique for Investigations of Physical Properties of Liquid States (2010)
  • 著者名/発表者名: J.T.Okada, T.Ishikawa, P.-F.Paradis, S.Yoda
  • 学会等名: 38th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: ドイツハンブルグ
  • 年月日: 2010-07-24
• [学会発表] クラスター液体の構造と物性-正20面体準結晶と正20面体ボロン- (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田純平
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] クラスタ-液体の構造と物性-正20面体準結晶と正20面体ボロン- (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡田純平
  • 学会等名: 日本物理学会シンポジウム招待講演
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 静電浮遊法を用いた熔融ゲルマニウムのコンプトン散乱測定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡田純平、石川毅彦、依田真一、濱石光洋、渡辺康裕、木村薫、七尾進、伊藤真義、櫻井吉晴
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2008-09-23
• [備考]
  • URL: http://www.isas.jaxa.jp/home/iss/ISS_science_project_office.files/html_file/ishikawa/IshikawaLab.htm