多元窒化物の高い圧電性の実態に迫るオペランドXASによる局所構造と元素物性の解析

令和４年度は、種々のSc濃度のScGaNについて加熱および冷却下でのX線吸収分光(XAFS)スペクトルの測定を行った。試料はスパッタリング法で作製した。すべてc軸配向した膜であり、X線回折によって評価した格子定数比c/aはSc濃度が高くなると小さくなることを確認し、配位構造の変化がうかがえた。XAFS測定は九州シンクロトロン光研究センターのBL11で行った。種々のSc濃度のScGaNにおける、GaおよびScのK端のXANESとEXAFSスペクトルを10K～900Kの広い温度範囲で測定した。まず、室温測定において、GaのK端のXANESスペクトルでは、Sc濃度による変化は小さく、構造の差異は見られなかった。EXAFSではSc濃度が高くなると振幅が小さくなり、結晶性の低下が示唆された。動径分布関数で第二近接原子間距離がSc濃度とともにわずかに大きくなる傾向があり、X線回折による格子定数解析の傾向と一致した。一方、ScのK端では、XANESスペクトルにおいて明瞭なpre-edge peakが観察された。その強度はSc濃度が高くなるほど減少する傾向にあり、配位構造の変化が示唆された。EXAFS振動の振幅はGaに比べて小さく、特に高いSc濃度では解析が難しかった。温度10K～900Kで測定した結果、振動は高温ではより散漫に、冷温では明瞭になることが確認でき、詳細な配位構造解析には、冷却での測定が必要であることが分かった。電界印可オペランド計測の測定セルも、当初計画していた加熱用からクライオスタット用に変更し試作した。また、第一原理計算によるXANESスペクトルシミュレーションにも取り組んだ。計算によるスペクトルは実測したものとおおむね一致し、計算手法は妥当と考えている。解析により、Sc濃度によるスペクトル形状の変化は配位構造変化であることを示すことができた。

令和４年度は、種々のSc濃度のScGaNについて加熱および冷却下でのX線吸収分光(XAFS)スペクトルの測定を行った。試料はスパッタリング法で作製した。すべてc軸配向した膜であり、X線回折によって評価した格子定数比c/aはSc濃度が高くなると小さくなることを確認し、配位構造の変化がうかがえた。XAFS測定は九州シンクロトロン光研究センターのBL11で行った。種々のSc濃度のScGaNにおける、GaおよびScのK端のXANESとEXAFSスペクトルを10K～900Kの広い温度範囲で測定した。まず、室温測定において、GaのK端のXANESスペクトルでは、Sc濃度による変化は小さく、構造の差異は見られなかった。EXAFSではSc濃度が高くなると振幅が小さくなり、結晶性の低下が示唆された。動径分布関数で第二近接原子間距離がSc濃度とともにわずかに大きくなる傾向があり、X線回折による格子定数解析の傾向と一致した。一方、ScのK端では、XANESスペクトルにおいて明瞭なpre-edge peakが観察された。その強度はSc濃度が高くなるほど減少する傾向にあり、配位構造の変化が示唆された。EXAFS振動の振幅はGaに比べて小さく、特に高いSc濃度では解析が難しかった。温度10K～900Kで測定した結果、振動は高温ではより散漫に、冷温では明瞭になることが確認でき、詳細な配位構造解析には、冷却での測定が必要であることが分かった。電界印可オペランド計測の測定セルも、当初計画していた加熱用からクライオスタット用に変更し試作した。また、第一原理計算によるXANESスペクトルシミュレーションにも取り組んだ。計算によるスペクトルは実測したものとおおむね一致し、計算手法は妥当と考えている。解析により、Sc濃度によるスペクトル形状の変化は配位構造変化であることを示すことができた。