準結晶の物性に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02212103
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 竹内 伸 東京大学, 物性研究所, 教授 (60013512)
• 研究分担者: 水谷 宇一郎 名古屋大学, 工学部, 教授 (00072679) ; 深道 和明 東北大学, 工学部, 教授 (00005969) ; 大嶋 隆一郎 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (50029469) ; 井野 博満 東京大学, 工学部, 教授 (20029466) ; 二宮 敏行 東京大学, 理学部, 教授 (90011460)
• キーワード: 準結晶 / 電気伝導 / 電子の局在 / 磁性 / NMR / メスバウア分光 / フィボナッチ超格子 / ボロン化合物

研究概要

1.電子物性:正20面体準結晶相(I相)の電気抵抗は質の向上と共に増大し、理想的な準結晶の電気抵抗は数mΩcmと著しく大きな値をもち、その温度依存性や磁気抵抗効果には電子の局在の効果が顕著に現われることを明らかにした。正10角形相(D相)は準周期方向と周期方向で電気伝導に1桁の異方性があることが判った。また、準結晶、近似結晶、アモルファス、液体状態など非周期系の電気伝導を統一的に理解することを試みた。
2.巨視的磁性:AlーPdーMn合金のI相とアモルファス相の磁性を比較した結果、AlーMn系と異なり両者に差が認められた。後者の磁化が前者の値より大きく、その原因は磁気モ-メントは小さいが磁性をもつMn原子が約2倍であることによる。また、この合金系はPdMn希薄合金と同様巨大磁気モ-メントを有することが判った。
3.微視的磁性:AlーMnーSiーRu合金I相および結晶相では、磁気モ-メントの出現やその相互作用には両者に差はないが、NMR測定からAl核位置での伝導電子のスピン偏極に準結晶の電子状態の特徴が現われていることが判った。AlーFeーCu系I相中の ^<57>Feのメスバウア効果を測定した結果、電場勾配の値は分布していてその大きさは準結晶ごとに異なっているが、2次のドップラ-効果から求まるデバイ温度はどの準結晶でも同じ値をもつことが判った。
4.超格子:GaAsーAlAsフィボナッチ超格子におけるキャリアのダイナミカルな挙動について、超格子からの蛍光および片端につけた幅の広いGaAs井戸層からの蛍光を調べることにより、キャリアの移動についての乱れの効果のエネルギ-依存性および温度依存性などを明らかにした。
5.ボロン系:ボロン系結晶の構造を準結晶の近似結晶として解析し、結晶中のB_<12>構造の歪の原因を調べ、ボロン準結晶探索の方針をたてた。

研究成果

• [文献書誌] T.Tei: "AtomicーPacking Characteristics of Crystalline,Quasicrystalline and Amorphous Structures of a Simple Metal System" J.Nonーcrystalline Solids. 117/118. 769-772 (1990)
• [文献書誌] T.Shibuya: "Plastic Deformation of AlーRuーCu Icosahedral Phase" Jpn.J.Appl.Phys.29. L349-L351 (1990)
• [文献書誌] T.Tei: "A Realistic Model Structure of FrankーKasperーType Icosahedral Quasicrystals" J.Phys.Soc.Jpn.59. 796-799 (1990)
• [文献書誌] K.Kishi: "A Systematic Change of Electrical Resistivity in Al_5(Mg_xLi_<1ーx>)_<3.5ー4>Cu_1" J.Phys.Soc.Jpn.59. 1158-1161 (1990)
• [文献書誌] T.Shibuya: "Anisotropic Conductivity in a Decagonal Quasicrystal of Al_<70>Ni_<15>Co_<15>" J.Phys.Soc.Jpn.59. 1917-1920 (1990)
• [文献書誌] A.Yamamoto: "Atomic Structure of Decagonal AlーCoーNi Quasicrystal" Phys.Rev.Lett.65. 1603-1606 (1990)
• [文献書誌] U.Mizutani: "Electronic Properties of Icosahedral Quasicrystals in MgーAlーAg,MgーAlーCu and MgーZnーGa Systems" J.Phys.: Condens.Matter. 2. 6135-6169 (1990)
• [文献書誌] U.Mizutani: "Electronic Transport Properties of Thermodynamically Stable AlーCuーRu Icosahedral Quasicrystals" J.Phys.: Condens.Matter. 2. 6169-6178 (1990)
• [文献書誌] U.Mizutani: "Electonic Structure and Transport Properties of spーElectron Quasicrystals in Comparison with the FrankーKasper Crystals and Amorphous Alloys" Mater.Sci.Engr.A152. (1991)
• [文献書誌] U.Mizutani: "Electronic Specific Heat measurements for Quasicrystals and FrankーKasper Crystals in MgーAlーAg,MgーAlーCu,MgーAlーZn,MgーGaーZn and AlーLiーCu Alloy Systems" J.Phys.: Condens.Matter. 3. (1991)
• [文献書誌] U.Mizutani: "A Comparison of Atomic and Electronic Properties of Icosahedral Quasicrystals and Approximant Crystals in Quaternary Mg_<39.5>Zn_<40>(Ga_<1ーx>Al_x)_<20.5> Alloys System" Proceedings of ChinaーJapan Seminar on Quasicrystals.
• [文献書誌] A.A.Yamaguchi: "Transport Properties of Photoexcited Carriers in a Fibonacci Superlattice" Solid State Comm.75. 955-961 (1990)
• [文献書誌] 竹内 伸: "準結晶研究の現状" 日本金属学会報. 29. 778-781 (1990)
• [文献書誌] K.Edagawa: "Xーray Study of Phason Strain in AlーBased Quasicrystals" Phil.Mag.Lett.61. 107-114 (1990)
• [文献書誌] A.Waseda: "Effect of Heat Treatment on the Xーray Diffraction of AlーCuーFe Quasicrystals" Phil.Mag.Lett.62. 183-186 (1990)
• [文献書誌] 枝川 圭一: "準結晶の成長とフェイゾン歪" 日本金属学会報. 29. 789-794 (1990)
• [文献書誌] 枝川 圭一: "液体急冷Al基正20面体相の集合組織" 日本金属学会誌.
• [文献書誌] S.Nasu: " ^<57>Fe M^^<o¨>ssbauer Study of iーAlCuFe and iーAlGeMnCuFe Alloys" Hyperfine Interaction. (1991)
• [文献書誌] H.Fujimaki: "NMR and Susceptibility Studies of Quasicrystalline AlーMnーSiーRu Alloys" J.Phys.Soc.Japan. (1991)
• [文献書誌] K.Fukamichi: "Magnetic Moment and Spin Glass Behavior of AlCuMn and AlPdMn Quasicrystalline and Amorphous Alloys" Sci.Rep.RITU.
• [文献書誌] K.Fukamichi: "Giant Magnetic Moment in Al_<70>Pd_<15>Mn_<15> Quasicrystalline and Amorphous Alloys" J.Phys.Soc.Jpn.
• [文献書誌] K.Fukamichi: "Magnetic Properties of AlCuTM and AlPdTM Quasicrystalline Alloys" Proc.ChinaーJapan Seminar on Quasicrystals,. (1991)
• [文献書誌] 深道 和明: "準結晶の磁性" 日本金属学会報. 29. 834-838 (1990)
• [文献書誌] K.Kimura: "Electrical Resistivities of HighーQualitu Quasicrystals at Low Temperatures" J.Nonーcrystalline Solids. 117/118. 828-831 (1990)
• [文献書誌] K.Kimura: "Electrical Resistivities of Stable Quasicrystals" J.Mater.Sci.(1991)
• [文献書誌] K.Kimura: "Preparation and Annealing Effects of Boronーrich Films: Search for Semiconducting Quasicrystal" Proc.loth Int.Symp.on Boron,Boride and Related Compounds. (1991)
• [文献書誌] K.Kimura: "Experimental Studies of Electronic Transport in Quasicrystals" in “Quasicrystals: The State of the Art",edited by Steinhardt (World Scientific). (1991)