多成分ガラス半導体における硬さのパーコレーション・中距離構造とフラクトンの研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440117
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 邑瀬 和生 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50028164)
• 研究分担者: 松田 理 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30239024) ; 井上 恒一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (50159977) ; 王 勇 大阪大学, 理学研究科, 助手 (30294143)
• キーワード: カルコゲナイドガラス / 結合性ラマン散乱 / 低振動数 / 硬さのパーコレーション / 自己組織化 / ナノ相分離 / 局在フォノン / 非平衡状態

研究概要

本年度は,カルコゲナイドガラスの構造や力学特性等の諸性質に対し、中距離構造の形成・変化、硬さのパーコレーション、フラジリティ、フラクトンといったミクロ・メゾスコピックな観点から研究を進めている。溶融状態からのクエンチにより作製したカルコゲナイドガラスに対し、ラマン散乱測定を行った。低波数ラマンスペクトル(3-100cm^<-1>)は、格子緩和モードに関連する準弾性散乱と振動モードに関連するボソンピーク(BP)から形成され、以下のように新たな理解を得た。
●フラクトン
数10cm^<-1>以下〜100cm^<-1>程度の低周波数領域の振動状態密度は、周波数の巾乗の関数形を持つ。これらは巾指数の違いにより、低波数側からフォノン、ベンディングフラクトン、ストレッチングフラクトンに分類される。スペクトル中にベンディングフラクトン領域が観測されるか否かを分ける臨界組成は、ガラスネットワークのリジディティーパーコレーションが起こるとされる組成にほぼ一致する。
●フラジリティと
低波数ラマンスペクトルに見られる緩和モードとボソンピークとの関係から、ガラスのフラジリティに関係する量を見出た。フラジリティは、ガラスの力学特性-硬さのパーコレーション転移付近に急激な変化を示すことを見られた。
また、光学振動モードからは、パーコレーションの相転移域において、フォロッピー構造から硬い構造に転換する際、これまでに各自の温度依存性を持つモードは共通の特性を示すことを分かった。これは、構造的な自己組織化が原因であると突き止めた。

研究成果

• [文献書誌] Yong Wang: "Raman-spectroscopy studies on rigidity percolation and fragility in Ge-(S,Se)glasses"Journal of Non-Crystalline Solids. 266-269. 872-875 (2000)
• [文献書誌] Yong Wang: "Effect of thermal annealing on dynamics of photoluminescence in a-GeSe_2 films"Journal of Non-Crystalline Solids. 266-269. 904-907 (2000)
• [文献書誌] Osamu Matsuda: "Temperature Dependence of Photoluminscence Intensity and Decay in GeSe_2 Glass"Journal of Non-Crystalline Solids. 266-269. 908-912 (2000)
• [文献書誌] Yong Wang: "Raman scattering investigation of the structure of amorphous silicon in a-Si/SiO_2 superlattice films"Journal de Physique IV. 10. Pr7-259-Pr7-262 (2000)
• [文献書誌] Toshihiro Nakaoka: "Relaxation process of band edge exciton in layered crystalline GeSe_2"Journal of Luminescence. 87-89. 617-619 (2000)
• [文献書誌] Toshihiro Nakaoka: "Resonant Raman scattering in crystalline GeSe_2"Physical Review. B61. 15569-15572 (2000)
• [文献書誌] Yong Wang(共著): "Properties and Applications of Amorphous Materials"Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York. 447 (2001)
• [文献書誌] Yong Wang(共著): "Phase Transition and Self-organization in Electronic and Molecular Networks"Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York(in press). (2001)