シリコン、ゲルマニウム基多元系非晶質および部分ナノ結晶化合金の作製、構造と性質

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750634
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: LOUZGUINE Dmitri Valentinovich 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60302212)
• キーワード: シリコン / ゲルマニウム / 非晶質合金 / 多元系合金 / ナノ結晶 / 構造

研究概要

本年度では、主にゲルマニウム基多元系非晶質合金の作製と性質の測定を重点的に研究した。その結果、急速凝固により直接0.1mmのゲルマニウムおよびシリコン基非晶質合金を作製することに成功した。また、ホットプレス法により、非晶質相のまま直径10mmのバルク棒状試料として固化成形することに成功した。さらに、ゲルマニウム-ニッケルーランタン、ゲルマニウム-リチウム-カルシウムに代表される、ゲルマニウム-重金属-軽金属合金で、新しく非晶質相が生成することを見出した。ゲルマニウム-クロムーアルミニウム-セリウム-サマリウム非晶質合金が、多段階で結晶化を起こし、ゲルマニウムおよび金属間化合物が結晶化で同時に生じる異常な結晶化であることをX線回折および透過電顕観察により見出した。また、キッシンジャー法により非晶質相からの結晶化過程の動力学的な解析を行い、アブラミ・プロットが示す結晶化様式から反応指数2.8を得た。ゲルマニウム-ニッケルーランタン非晶質合金のX線回折には分裂がみられ、透過電子顕微鏡観察により、これは急速凝固中に生じたナノメートルサイズの結晶相が非晶質母相の中に埋め込まれた非晶質-ナノ結晶混相組織が得られていることを確認した。シリコンおよびゲルマニウム高濃度非晶質合金の電気抵抗測定により、ゆるやかな負の温度依存性を示すことを明らかにした。これらの合金は室温で8〜12μΩmの電気抵抗を有し、この値は通常の非晶質合金と非晶質半導体の中間に位置することがわかった。

研究成果

• [文献書誌] D.V.Louzguine: "Structural Relaxation in Ge-Cr-Al-Nd amorphous alloy"Scripta Materialia. 42. 289-294 (2000)
• [文献書誌] D.V.Louzguine: "Nanocrystallization of Ge-Al-Cr-Ce-Sm alloy"Journal of Materials Science. 35. 5537-5543 (2000)
• [文献書誌] D.V.Louzguine: "The influence of rare-earth metals on the structure of some rapidly solidified Ge-and Si-based alloys"Proc.of 10-th International Conference on Rapidly Quenched and Metastable Materials (RQ10), Bangalore, India, August 23-27, 1999, Materials Science and Engineering : A. (in press). (2001)
• [文献書誌] D.V.Louzguine: "Chapter "Amorphous and Partially Crystalline Alloys Produced by Rapid Solidification of The Melt in Multicomponent (Si,Ge)-Al-Transition Metals Systems" in "Amorphous and Nanocrystalline Materials""Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. 32 (2001)