相変態研究のための可視分光・透過電子顕微鏡複合法の開発

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【可視分光・TEM複合法による自然超格子GainPにおける電子線照射誘起の不規則化の研究】我々は透過型電子顕微鏡内でその場可視分光測定できる測定装置の開発を行い、それをCuPt型規則構造を持つGaInPの電子線照射に伴う不規則化の研究に適用した。電子線照射に伴う可視発光スペクトルを開発した装置を用いて測定した。この試料は規則化の度合い(規則度Sで定義)に応じてバンドギャップが変化するが、それがピークエネルギーの移動として観測される。ピークエネルギーより見積もった規則度のSの電子線照射による変化から、150keV以上のエネルギーの電子線照射で不規則化が生じることが判明した。本装置を用いると非常に微細な電子構造の変化が定量的に捉えられる。これは可視分光法の持つ非常に高いエネルギー分解能によるところである。不規則化過程は透過電子回析法でも観測されたが、原子構造の変化がわずかであり定量的解析は困難であった。特に本装置を用いて電子線照射に伴う発光強度の減少を見いだしたが、この減少はマクロな原子構造の不規則化だけでは理解できない。すなわち発光強度は照射量に逆比例して減少し、強度減少は130keV以上のエネルギーの電子線の照射で観測される。その減少率は点欠陥の導入効率に比例し、照射電子のエネルギーと関係する。これらの実験結果と理論的結果を詳細に解析した結果、照射で導入されたIII属(GaおよびIn原子)格子位置のフレンケル欠陥の関与した欠陥準位が発光効率に影響するとして理解された。現状では点欠陥反応と不規則化機構の対応はまだ理解されていないが、不規則化過程内でのミクロな点欠陥の反応とマクロな構造の変化を同時に捉えられる点でこの手法は非常に有益と考えられている。