電子的励起によるクラスター反応と構造変化の非線形応答とダイナミクスのその場観察

电子激发引起的团簇反应的非线性响应和动力学以及结构变化的原位观察

• 批准号: 15035211
• 负责人: 保田 英洋
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15035211/
• 关键词: クラスター; 電子励起; 構造相転移; 化合物

電子励起による原子移動とその結果生じる相転移について、III-V族化合物をとりあげ、ナノクラスターのようなメゾスコピック領域における物質の応答について調べた。励起源として主に電子ビームを利用して、III-V族化合物クラスターを電子励起した結果起こる相転移について、電子顕微鏡法によって調べ、クラスターにおける電子励起原子移動と相転移の機構ならびにそのダイナミクスについて種々の要因の協力現象としての非線形的なふるまいの観点から検討し以下の成果を得た。約10〜20nmの粒径をもつGaSbナノ粒子においては、試料温度423Kで75kVの電子照射によって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。しかし、試料温度を443K以上へ昇温、あるいは、363K以下へ降温すると、75kVの電子照射後もナノ粒子は化合物の結晶状態を保持する。また、試料温度423Kで200kVの電子照射によっても化合物の結晶状態は保持される。負の生成エンタルピー(-42kJ/mol)をもつGaSbにおいて相分離は自発的には起こらないが、本手法を用いるとそれが可能となる。このような相分離は、(1)数10keVオーダーのエネルギーの電子照射によって起こり電子エネルギーの低下とともに促進されること、(2)必ずしも原子配置のエントロピーが増大するようなランダムな方向に反応が進行しないこと等によって特徴づけられ、こうした構造変化が電子励起による局所的な結合状態の変化に起因した原子の再配列(電子-格子相互作用)によるものであることを明らかにした。ナノシステムにおいては、電子励起による結合の不安定化、励起状態の局在化、原子移動度の促進および反応の熱平衡や速度過程等の相乗効果に起因した構造相転移の非線形応答が現われ、それを利用したクラスター構造制御のための新たな知見を得た。

Electron excitation causes atomic movement and results in phase shift, III-V compounds cause phase shift, and III-V compounds cause phase shift. The mechanism of electron excited atom movement and phase shift in III-V compounds was studied by electron microscopy. GaSb particles with particle size of about 10 ~ 20nm are separated from each other by electron irradiation at a sample temperature of 423K and 75kV. The temperature of the sample is higher than 443K, the temperature is lower than 363K, and the crystalline state of the particles is maintained after electron irradiation at 75kV. Under electron irradiation at 200kV at 423K, the crystalline state of the compound remained unchanged. Negative generation of GaSb (-42kJ/mol) is possible due to phase separation and spontaneous generation. Phase separation: (1) electron irradiation at 10keV;(2) electron emission at 10keV;(3) electron emission at 10 keV;(4) electron emission at 10 keV;(5) electron emission at 10 keV;(6) electron emission at 10 keV;(7) electron emission at 10 keV;(8) electron emission at 10 keV;(9) electron emission The structure changes due to the electron excitation and the recombination of atoms (electron-lattice interaction) New insights into the causes of structural phase shifts and nonlinear responses to electron excitation, instability of bonding, localization of excitation states, promotion of atomic mobility, and thermal equilibrium and velocity processes are obtained.

项目成果

J.G.Lee: "Alloy phase formation in isolated nanometer-sized particles in the Au-Sn and Sn-Bi systems"Mater.Res.Soc.Symp.Proc.. 754. 471-476 (2003)

J.G.Lee：“Au-Sn 和 Sn-Bi 系统中孤立纳米尺寸颗粒中的合金相形成”Mater.Res.Soc.Symp.Proc.. 754. 471-476 (2003)

H.Yasuda: "Phase Separation Induced by Electron Irradiation in GaSb Compound Nanoparticles"Trans.MRS-J. 28. 891-894 (2003)

H.Yasuda：“GaSb 化合物纳米颗粒中电子辐照诱导的相分离”Trans.MRS-J。

H.Yasuda: "Electron-irradiation-induced phase separation in GaSb nanoparticles"Phys.Rev.B. 未定. (2004)

H. Yasuda：“GaSb 纳米粒子中的电子辐照诱导相分离”Phys.Rev.B. 待定。

H.Yasuda: "Effect of bonding character on electron-irradiation-induced chemical disordering and amorphization in III-V compounds"Mater.Trans.. 45. 2-4 (2004)

H.Yasuda：“键合特性对 III-V 化合物中电子辐射诱导的化学无序和非晶化的影响”Mater.Trans.. 45. 2-4 (2004)

H.Yasuda: "Nonlinear responses of electronic-excitation-induced phase transformations in GaSb nanoparticles"Phys.Rev.Lett.. 未定. (2004)

H. Yasuda：“GaSb 纳米颗粒中电子激发引起的相变的非线性响应”Phys.Rev.Lett.. 待确定（2004 年）。