STMによる準結晶の原子構造と電子状態に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550649
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 枝川 圭一 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20223654)
• Keywords: 準結晶 / 正10角形準結晶 / フェイゾン歪 / 相変態

Research Abstract

昨年度行ったAl-Ni-Co系正10角形準結晶相のSTM観察では、i)原子配列の準周期秩序の完全性が高いこと、ii)2種類の準周期面が10_5らせん対称の関係にあること、iii)10回軸方向の周期性が表面再構成により数種類存在すること、iv)フェイゾン欠陥の密度は極めて低いこと、が示された。特にiv)の結果は、フェイゾンをSTMで観察した世界初の例である。本年度は、特にフェイゾンに関連して、準結晶中でのフェイゾン歪の緩和過程を高温高分解能電子顕微鏡その場観察法により調べた。試料は、Al-Cu-Co-Si系正10角形準結晶とし、820℃で焼鈍することにより、一様なフェイゾン歪が入った構造を得た。850℃に昇温し、この温度でフェイゾン歪が緩和していく過程を観察した。まず、得られた像から一辺2nmのタイリング構造を抽出し、これを高次元射影法に基づいて解析してフェイゾン変位の位置依存性を表す関数を導出した。この関数の時間変化を解析することにより、緩和が、i)一様なフェイゾン歪が入った領域と歪をもたない領域の境界が移動することにより進行すること、ii)その際、フェイゾン歪の入った領域におけるフェイゾン変位は変化しないこと、iii)境界において常にタイリングがコヒーレントに接続すること、が明らかとなった。また、このような緩和の過程でどのようなタイル配列の変化が起こるかを解析した。これにより、i)1.2nmのジャンプが素過程であること、ii)そのような素過程が対称軸の方向に連続的に相関をもって起こること、が明らかになった。このような実験結果に基づいてフェイゾン緩和の微視的モデルを作製した。

Research Products

• [Publications] N.Koshikawa et al.: "New icosahedral and approximant phases in Al-Rh-Si system"Philos.Mag.Lett.. 83・3. 205-216 (2003)
• [Publications] P.Mandal et al.: "Formation of decagonal and approximant phases in the Al-Ni-Ru system"Philos.Mag.Lett.. 83・5. 315-323 (2003)
• [Publications] R.Tamura et al.: "Low-temperature structural phase transition in a Cd6Y 1/1 approximant"Phys.Rev.B. 68・17. art.174105 (2003)
• [Publications] N.Koshikawa et al.: "Electrical resistivity of the Al65Rh27Si8 2/1 cubic approximant"J.Non-Cryst.Solids. 334. 372-375 (2004)
• [Publications] K.Edagawa et al.: "Thermal phason fluctuation in an Al-Cu-Co decagonal quasicrystal"J.Non-Cryst.Solids. 334. 298-302 (2004)
• [Publications] R.Tamura et al.: "Order-disorder transition in cubic Cd6Yb and Cd6Ca"J.Non-Cryst.Solids. 334. 173-176 (2004)