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電子励起によるクラスター反応と相転移の非線形応答とダイナミクスのその場観察

电子激发导致的团簇反应和相变的非线性响应和动力学的原位观察

基本信息

批准号：
16032208
负责人：
保田英洋
金额：
$ 3.97万
依托单位：
Kobe 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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16032208/
关键词：
ナノ粒子電気励起効果相転移 III-V族化合物電子励起効果

项目摘要

共有性結合をもつIII-V族化合物結晶を電子照射すると、電子エネルギー、温度、試料形態等をパラメータとして相生成への様々な応答が起こる。本研究では、試料としてGaSbをとりあげ、電子照射による相生成の応答にこれらのパラメータがおよぼす影響について調べ、電子励起効果の原子移動への寄与に関する知見を得ることを目的とした。粒径10-20nmのGaSbナノ粒子においては、エネルギー75keV、423Kでの電子照射によって閃亜鉛鉱構造をもつ化合物ナノ粒子がSbをコアにGaをシェルとした二層構造をもつナノ粒子に相分離することがこれまでの研究から明らかにされている。本研究において、このような相分離が以下のプロセスで起こることを明らかにした。(1)電子照射による異種原子間結合の不安定化によってまず化学的不規則化が起こる。(2)化学的規則度の著しい低下による同種原子のクラスタリングから、固体Gaの表面エネルギーが固体Sbのそれよりも若干小さいことによる効果が重畳してGa原子が粒子表面近傍へ拡散して組成変動が誘起される。(3)ナノ粒子においてはバルクに比べて化合物の固溶限が拡大し、Ga濃度が増加したGaSbシェルとSb濃度が増加したGaSbコアにおける化合物の化学量論組成からのずれが一定の範囲までは化合物の構造を保つが、それを越えると閃亜鉛鉱構造そのものの不安定化が起こる。(4)その結果、二層構造をもつナノ粒子への相分離が進行する。一方、温度293Kにおいては原子の長距離拡散が抑制されるために、化学的不規則化をへて、異種原子間結合の不安定化に起因した局所的な原子変位の凍結であるアモルファス化が表層から進行する。また、照射電子エネルギーを200keVまで高くすると、長距離の原子拡散が可能な423Kにおいてもアモルファス化が誘起されるにとどまり、電子励起誘起原子移動の断面積が75keV照射におけるそれの約38%まで低下したことによると解釈される。以上の結果から、こうしたナノ粒子における相変態が電子励起に関連したプロセスであることを明らかにした。

The common bonding mechanism of III-V compound crystals depends on electron irradiation, electron growth, temperature, sample morphology, etc. In this study, we have obtained the results of phase generation and response of sample and GaSb, electron irradiation, and electron excitation, as well as the results of atomic movement and transmission. GaSb particles with particle size of 10-20nm were irradiated with electrons at 75keV and 423K. The structure of GaSb particles was studied. This study focuses on the following aspects: (1)Electron irradiation induces instability of heteroatomic bonding and chemical irregularity. (2)The chemical regularity of Ga atoms is very low, and the surface of Ga atoms is very small, so the composition of Ga atoms is very small. (3)As the solid solubility limit of the compound increases, the Ga concentration increases, the GaSb concentration increases, and the Sb concentration increases, the stoichiometric composition of the compound changes, the structure of the compound changes, and the structure of the compound changes. (4)As a result, the two-layer structure is used to separate particles and phases. At a temperature of 293K, the long-distance dispersion of atoms is suppressed, chemical irregularity is suppressed, and the instability of heteroatomic bonding is caused by the freezing of the atomic positions of the local atoms. For example, electron irradiation at 200keV may induce atomic migration at 423K, but electron excitation may induce atomic migration at about 38% of the area irradiated at 75keV. The above results show that the phase change of particles is related to the excitation of electrons.

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of electron energy on the phase separation induced by electronic excitation in GaSb particles

电子能量对GaSb颗粒电子激发诱导相分离的影响

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Proc.13th European Microscopy Congress
影响因子：
0
作者：
K.Onomitsu;H.Fukui;T.Maeda;Y.Hirayama;Y.Horikoshi;J.G Lee;J.Hiraki;M.Imamura;H.Yasuda;H.Yasuda;H.Yasuda;H.Yasuda;H.Yasuda
通讯作者：
H.Yasuda

Nonlinear responses of electronic-excitation-induced phase transformations in GaSb nanoparticles

GaSb 纳米粒子中电子激发诱导相变的非线性响应

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Phys.Rev.Lett. 92
影响因子：
0
作者：
K.Onomitsu;H.Fukui;T.Maeda;Y.Hirayama;Y.Horikoshi;J.G Lee;J.Hiraki;M.Imamura;H.Yasuda;H.Yasuda
通讯作者：
H.Yasuda

Transformation of diamond nanoparticles into onion like carbon by the irradiation of electron beam studied directly inside an ultra high vacuum transmission electron microscope

通过直接在超高真空透射电子显微镜内研究的电子束照射将金刚石纳米颗粒转化为洋葱状碳

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Applied Physics Letters 86巻
影响因子：
0
作者：
H. Watanabe;et. al.;E. Matsubara;J.Hiraki
通讯作者：
J.Hiraki

Electron-irradiation-induced phase separation in GaSb nanoparticles

DOI：
10.1103/physrevb.70.214105
发表时间：
2004-12
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
H. Yasuda;H. Mori;J. G. Lee
通讯作者：
H. Yasuda;H. Mori;J. G. Lee

Effect of bonding character on electron-irradiation-induced chemical disordering and amorphization in III-V compounds

键合特性对 III-V 化合物中电子辐照诱导的化学无序和非晶化的影响

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Materials Trans. 45
影响因子：
0
作者：
K.Onomitsu;H.Fukui;T.Maeda;Y.Hirayama;Y.Horikoshi;J.G Lee;J.Hiraki;M.Imamura;H.Yasuda;H.Yasuda;H.Yasuda;H.Yasuda
通讯作者：
H.Yasuda