Sn及び同族半導体の構造相転移の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15760487
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 高橋 美和子 筑波大学, 物質工学系, 講師 (70272169)
• キーワード: 散漫散乱 / 単結晶中性子回折 / 構造相転移 / 欠陥構造 / 熱振動 / Sn

研究概要

今年度はSn単結晶を用いて中性子散乱測定を行い、β-α相転移と散漫散乱との関連性について調べた。β-Snにおける異方的な散漫散乱は1950年代にWoosterらによってX線ラウエ写真により観測されている。しかし、その詳細な形状や散乱の起源を解明する研究は未だなされていない。今年度はこの異方的散漫散乱と構造相転移との関連性を明らかにする目的でSn単結晶を用いた中性子回折測定を行い、この散漫散乱の詳細な形状とその温度変化を測定した。測定はKEKのKENS、及び英国ISISにそれぞれ設置されているパルス中性子単結晶回折装置FOX、SXDと東海村原研JRR3Mに設置されている4軸中性子単結晶回折装置FONDERを用いて行った。パルス中性子単結晶回折装置では逆格子空間に広がった散漫散乱全体の形状、4軸型回折装置ではその3次元的な強席分布の詳細准構造を調べた。その結果、室温測定において、[110]方向に伸びる筋状の異方的散漫散乱が禁制反射ライン"(hhl);1は奇数"において観測された。また、禁制反射位置である(002)にはシャープなピークが観測され、この付近においても散漫散乱が(002)を中心に[110]方向についで対称的な形状で観測された。この異方的な散漫散乱はKENSのパルス単結晶回折装置FOXを用いて行った測定では波数ベクトルの大きな領域まで明確に観測された。また、温度の低下に伴って散漫散乱強度は減少し、(002)のピーク強度は増大した。一方、これら散乱のβ-α相転移に伴う顕著な変化はみられなかった。温度変化が大きいことから、この散漫散乱と禁制反射位置のピークはSn原子の熱振動が深く関係していると考えられる。禁制反射位置近傍に現れること、散漫散乱が異方的であることからSn原子の異方的な熱振動に由来した欠陥構造が短範囲で形成されている可能性が考えられる。この欠陥構造についてのモデルを現在考案中である。

研究成果

• [文献書誌] T.Sembiring, D.K.Saha, M.Takahashi, T.Shishido, K.Ohshima: "X-Ray Diffraction Study of the Atomic Short-Range Order in Pt-12.5 at.% Mn Alloy"J.Phys.Soc.Jpn.. 72. 107-110 (2003)
• [文献書誌] N.Iwata, K.Hattori, M.Kadota, M.Takahashi, S.Kawano, T.Shigeoka: "Two-dimensional High-order Commensurate Structure in DyRu_2Si_2"J.Magn.Magn.Mater.. 256. 189-194 (2003)
• [文献書誌] S.Kawano, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, B.Lebech: "Neutron diffraction studies of two-dimensional ordering of the low temperature phase in TbRu_2Si_2"Physica B. (in press). (2004)
• [文献書誌] S.Kawano, M.Takahashi, T.Shigeoka, M.J.Bull, N.Iwata: "Pulsed-neutron diffraction studies of field-induced two-dimensional magnetic modulations in DyRu_2Si_2"Physica B. (in press). (2004)
• [文献書誌] S.Kawano, B.Lebech, M.Takahashi, T.Shigeoka, N.Iwata, T.Kosugi: "Frustration and two-dimensional spin ordering in TbRu_2Si_2,TbRu_2Ge_2 and DyRu_2Si_2"Physica B. (in press). (2004)