分光的手法を用いた準結晶・近似結晶における擬ギャップの定量評価

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２０２２年度は、前年度に行った高分解能光電子分光測定の結果を整理し解釈の検討を行った。詳細な解析により、Al-Pd-Mn系準結晶・近似結晶のギャップは2つのエネルギースケールを持ち、低エネルギー側はほぼ組成・構造によらないこと、高エネルギー側はわずかに組成・構造依存性を持つことが分かった。また、マクロ測定から予測される擬ギャップの大きさとフェルミ準位上の強度の変化がゆるやかに相関を持つことを見出した。一方で積分強度の減少と擬ギャップの間にはほとんど相関がみられなかった。また並行して、近年発見された半導体準結晶の電子状態解析にも取り組んだ。Al-Ru-Si系準結晶はバルクとして初めて半導体であることが報告された準結晶である。AlやRuといった金属元素が中心となった合金系化合物であり、酸素を伴わないため一見すると金属的になりそうな系である。しかしながらマクロ物性測定からは半導体的な振る舞いが報告されている。元素同士の共有結合により、各サイトが疑似的に閉殻になったようにみえることで、ギャップが開くとする説がある。このような機構による半導体化のモデルケースとしてAl-Fe-Si系の多結晶に対して光電子分光測定を行った。内殻のスペクトルから各構成元素の価数が0価的であることから共有結合的であること、価電子帯のスペクトルから半導体であることを確認した。この成果はMaterials　Research　Express誌に掲載が決定している。