光電子ホログラフィーによる強磁性半導体の局所構造解析

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24560016
• 研究機関: 広島市立大学
• 研究代表者: 八方 直久 広島市立大学, 情報科学研究科, 准教授 (30285431)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: スピントロニクス / 局所構造解析 / 原子分解能ホログラフィー

研究実績の概要

我々は、高速動作と低消費電力が期待されるスピントロニクス（電子の電荷とスピンの両方を利用した機能デバイス）材料の希薄磁性半導体Ge1-xMnxTeについて、原子分解能ホログラフィーを用いて、その結晶構造を調べる研究を行ってきた。最終年度は、これまでのホログラフィー実験結果より、各元素周辺の歪み方について考察した。その結果、Ge周辺に母体GeTeの菱面体構造がかなり保存されていると考えた歪みモデルが実験を良く再現することが分かった。このGe元素の不安定さが格子欠陥を生み出し、この材料の強磁性発現に寄与していると考えられる。この内容をJournal of the Physical Society of Japan（JPSJ）に投稿し、掲載された。これにより本研究の「局所的原子配列を明らかにすることで、強磁性発現のメカニズムを探求する」という目的は、３年間をかけて概ね達成できたと考える。更に、母体素材GeTeの原子配列についても結果をまとめ、これもJPSJに投稿し、掲載された。本研究の基礎データとしてばかりではなく、相変化光ディスク素材の研究においても重要な基礎データとなると考える。
また、蛍光X線ホログラフィーによる他の多元系材料の解析として、最終年度はイットリア安定化ジルコニア（YSZ）のY元素周辺、熱電材料TlInSe2のTl元素周辺と、磁性トポロジカル絶縁体Mn添加Bi2Te3のMn元素とBi元素周辺などの局所構造解析を行い、国際会議（19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds: ICTMC-19）や国内会議（放射光学会など）にて発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Local clusters in a distorted rocksalt GeTe crystal found by x-ray fluorescence holography (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, N. Happo, S. Senba, T. Ozaki, T. Matsushita, A. Koura, F. Shimojo, K. Hayashi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 124602-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.124602
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Distorted and undistorted atomic sites in a ferromagnetic semiconductor Ge0.6Mn0.4Te film clarified via x-ray fluorescence holography (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Happo, K. Hayashi, S. Senba, H. Sato, M. Suzuki, and S. Hosokawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 83 ページ: 113601-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.113601
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Applications of x-ray fluorescence holography to determine local lattice distortions in materials (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, N. Happo, and S. Hosokawa
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 巻: 195 ページ: 337–346
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2014.07.008
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによる太陽電池材料の原子配列解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小関正哉、弓指佳大、八方直久、北村優天、岸田貴志、村上秀憲、白方祥、細川伸也、林好一
  • 学会等名: 第３回物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: エポカルつくば（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによる機能性材料の３D原子イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、八方直久、林好一
  • 学会等名: 第３回物構研サイエンスフェスタ
  • 発表場所: エポカルつくば（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるMnをドープしたBi2Te3トポロジカル絶縁体の局所原子配列 (2015)
  • 著者名/発表者名: 細川伸也、八方直久、林好一、尾崎徹、依田芳卓、石井啓文、佐々木実
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 立命館大学（滋賀県草津市）
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] 原子分解能ホログラフィーによる多元系材料の局所構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八方直久
  • 学会等名: Workshop: CROSSroads of Users and J-PARC 第12回「不均一系における構造と機能」
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター（茨城県東海村）
  • 年月日: 2014-09-16 – 2014-09-17
• [学会発表] Local Structure Analysis of Fuel Cell Electrolyte Material YSZ by X-ray Fluorescence Holography (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Happo, K. Hayashi, and S. Hosokawa
  • 学会等名: 19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-19)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05
• [学会発表] Structural studies on TlInSe2 thermoelectric material by x-ray diffraction, XAFS, and x-ray fluorescence holography (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hosokawa, K. Kamimura, N. Happo, K. Mimura, K. Hayashi, K. Takahashi, K. Wakita, N. Mamedov
  • 学会等名: 19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds (ICTMC-19)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟市）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-05