| 研究課題/領域番号 |
15540319
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
物性Ⅰ
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 (2004)
姫路工業大学 (2003) |
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研究代表者 |
小林 寿夫 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 助教授 (40250675)
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| 研究分担者 |
坂井 信彦 兵庫県立大学, 大学院・物質理学研究科, 教授 (60013497)
毛利 信男 埼玉大学, 理学部, 教授 (40000848)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| キーワード | 高圧力 / 格子振動 / 金属絶縁体転移 / 核共鳴散乱 |
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| 研究概要 |
硫化鉄(FeS)は、常圧力下で六方晶troilite構造をとる反強磁性半導体である。室温・圧力下では3.5,6.5GPaで構造相転移をともない半導体-金属-半導体へと電子状態が変化する。一般に、金属-絶縁体転移においては金属状態の電荷圧縮率が、その転移の性質を決める上で重要な役割を果たすことが理論的に指摘されている。そこでFeSの圧縮率とフォノン状態密度から見積もられる原子間結合力が直接関与する圧縮率を求めることでFeS金属状態の電荷圧縮率を求めることを試みた。我々は、放射光単色X線を用いた^<57>Fe核共鳴非弾性散乱(NIS)を測定し、FeSの高圧力下部分(Fe)フォノン状態密度を実験的に求めた。
Fe原子が関与するフォノン状態密度をNISスペクトルの非弾性成分より抽出した。さらに、バンド計算によりFeSフォノン状態密度、部分フォノン状態密度を求め実験と比較した。その結果、計算されたフォノン状態密度が実験結果をよく再現することが分かった。この計算されたフォノン状態密度を用い高圧力下X線回折測定から決定された圧縮曲線中での原子間結合力が直接関与する割合を見積もった。その結果、FeS金属状態では約40%の電荷圧縮率が含まれることが分かった。
鉄を含む硫化物CuFeS_2においても構造相転移をともなう圧力誘起半導体-金属転移が約6.5GPaで起こることが知られている。しかし、高圧相での構造モデルの決定には至っていない。そこで、高圧相の構造モデルを決定するために高圧力下X線回折、^<57>Fe NISの測定を行った。X線回折測定の結果、6.3GPa以上では鋭い回折ピークが観測されなかった。その結果CuFeS_2は金属化にともない非晶質状態へと転移することが分かった。NISスペクトルの非弾性成分より抽出したFe原子が関与するフォノン状態密度は、圧力誘起の非晶質化にともなう変化が僅かであることから、局所構造は低圧相の結晶構造に近いことが推測される。
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