カルコゲン・ナノ液滴の半導体-金属転移

硫族纳米液滴中的半导体-金属转变

• 批准号: 07240218
• 负责人: 八尾 誠
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07240218/
• 关键词: 液体; 金属-非金属転移; クラスター形成; カルコゲン混合系; 中性子非弾性散乱; 中性子準弾性散乱; 振動状態密度; 微小液滴

カルコゲン族に属するセレンとテルルは固相では共に結晶半導体であるが、融解後は、Seが半導体的性質を保持するのに対し、Teは金属に転移する。液体Te-Se混合系では、昇温に伴い比較的狭い温度域で半導体-金属転移が起こり、この転移温度はセレン組成と共に上昇することが知られている。また、転移領域では圧縮率・密度ゆらぎが増大することから、比較的低い密度をもつ半導体液体中に、高密度の金属クラスターが生成される可能性が指示されている。今回我々は、融点近傍で金属-半導体転移を示すTe70Se30混合系を試料として取り上げ、半導体-金属転移に伴い鎖状構造のダイナミクスがどのように変化するかを調べるため、高エネルギー物理学研究所のパルス中性子施設を利用して非弾性散乱実験を行い、結晶および液体試料の振動状態密度を導出した。trigonal結晶では螺旋鎖状構造を反映してエネルギーの低い方から、torsion、bond-bending、bond-stretchingの3つのモードが明確に分離して現れる。液相においても半導体的性質を示す410℃では、bond-bendingとbond-stretchingモード間に明確なギャップが観測されるが、金属的性質を示す580℃ではソフトなstretchingモードの出現により、このギャッブが埋められることが判明した。更に、同じ試料について中性子準弾性散乱実験を行い、動的構造因子S(Q,ω)を求めた。水素のような強い非干渉性散乱体を含む系ではS(Q,ω)から原子拡散など個別運動を抽出することができるが、SeやTeなどの干渉性散乱体のみを含む系では協調運動が散乱を支配する。データの解析から、液体Te70Se30は温度上昇に伴い鎖状分子の長さが短くなり、密度揺らぎの緩和時間がしだいに短くなるが、鎖間相関を強く反映するS(Q)の第一極大近傍の波数をもつ密度ゆらぎについては、金属相においても比較的長い緩和時間を持つことが分かった。

The properties of Se semiconductor are maintained in the solid phase, and Te metal is transferred. Liquid Te-Se mixture system is characterized by temperature rise accompanied by temperature rise in narrow temperature range of semiconductor-metal transition. The possibility of the formation of metals in semiconductor liquids with relatively low density indicates that the pressure reduction ratio and density of the semiconductor liquids increase in the field of migration. In this paper, the metal-semiconductor transition near the melting point is demonstrated by the calculation of the vibrational state density of the sample in the metal-semiconductor transition and the liquid-crystal transition. Triangular crystals reflect spiral lock-like structures, such as torsions, bond-bending and bond-stretching, which are clearly separated. The properties of semiconductor in liquid phase are shown at 410℃, bond-bending and bond-stretching, and the properties of metal are shown at 580℃. In addition, the construction factor S(Q,ω) of the same sample is calculated. The water element is strongly non-coherent and scattered. The system contains S(Q,ω), the atom is dispersed, the individual motion is extracted, and the coherent and scattered body contains S(Q, ω), and the coordinated motion is dominated. The temperature rise of liquid Te70Se30 is accompanied by the long and short relaxation time of the lock-like molecules, the relaxation time of the density change is short, and the strong correlation between the lock-like molecules reflects the first maximum near the wave number of S(Q).

项目成果

F.ヘンゼル: "Critical Behaviour in Liquid Mercury" J. Non-Cryst. Solids. (印刷中). (1996)

F. Hensel：“液态汞的临界行为”J. 非晶体固体（正在出版）。

大政義典: "Structure and Electronic Properties of Te-Se Mixtures under High Pressure" J. Phys. Soc. Jpn.64. 4766-4789 (1995)

Yoshinori Omasa：“高压下 Te-Se 混合物的结构和电子特性”J. Phys Jpn.64 (1995)。

都築拓也: "Static and Dynamic Structures of Liquid Tellurium" J. Phys. Soc. Jpn.64. 485-503 (1995)

Takuy​​a Tsuzuki：“液态碲的静态和动态结构”J. Phys Jpn. 485-503 (1995)。

八尾 誠: "Structure and Physical Properties of Liquid Chalcogens" J. Non-Cryst. Solids. (印刷中). (1996)

Makoto Yao：“液体硫属元素的结构和物理性质”J. 非晶体固体（正在出版）。

永谷清信: "Photo-Induced Effects on Chalcogen Free Microclusters" J. Non-Cryst. Solids. (印刷中). (1996)

Kiyonobu Nagatani：“无硫族微团簇的光诱导效应”J. 非晶体固体（1996 年出版）。