| 研究分担者 |
鈴木 孝至 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 教授 (00192617)
宇田川 眞行 広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (70144889)
梅尾 和則 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 准教授 (10223596)
島田 賢也 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (10284225)
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| 研究概要 |
・A_8Ga_<16>Ge_<30>(A=Eu,Sr,Ba)のラマン散乱により,温度の低下に伴いゲストの振動エネルギーが異状に減少することを見出し,それが4次の非調和ポテンシャルに起因することを結論した。
・Sr_8Ga_<16>Si_<30-x>Ge_xのカゴ体積はxの増加により3%増える。これに伴う格子熱伝導率の減少とゲストの振動エネルギーの低下とが強く相関することから,非中心ラットリングが音響フォノンの散乱源であると結論した。
・Ba_8Ga_<16>Sn_<30>のα相とβ相の単結晶育成に始めて成功した。β相の14面体中でBaは中心から0.43Åもずれた四つの位置を占める。低温の格子熱伝導率はタイプIクラスレートの中で最も小さい。その原因は,Baゲストの分裂サイト間のラットリング/トンネリングが音響フォノンを激しく散乱するためである。
・Ba_8Ga_<16>Sn_<30>の硬X線光電子分光によって,2種類のカゴをもつα相ではBa4dスペクトルが2本に分裂することを確認した。また電荷キャリアをn型からp型に変化させると,内殻準位はリジッドバンド的に変化した。
・超音波実験によってBa_8Ga_<16>Sn_<30>α相,Sr_8Ga_<16>Ge_<30>,Eu_8Ga_<16>Ge_<30>では特定のモードの弾性率,超音波吸収において,数十Kで分散を観測した。一方,Ba_8Ga_<16>Sn_<30>(β相)では,全てのモードの弾性率,横波のモードの超音波吸収で分散を観測した。この分散をデバイ型モデルで解析し,それぞれの物質の特性となる緩和時間や励起エネルギーを決定した。
・タイプIクラスレートの熱伝導率を統一的に理解するために,14面体中におけるゲストの可動長という量を導入した。既報17種類の化合物の150Kでの格子熱伝導率は,可動長が増大するにつれて直線的に減少することが判明した。この普遍的な関係は,ラットリングが格子熱伝導率を抑制していることを支持している。
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