高圧力場を利用した高密度化ガラスの合成とその物性・構造および機能探索

高压场合成致密玻璃及其物理性质、结构和功能的探索

• 批准号: 01J09301
• 负责人: 宮宇地 晃一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J09301/
• 关键词: ガラス; 超高圧; 高密度化; 構造解析; X線吸収微細構造; 放射光; アモルファス半導体

ガラスの永久高密度化現象は,高温高圧処理することにより変化したガラスの構造および物理化学的諸物性が,印加圧力解放後においても半永久的に保持されるという現象であり,新規機能性材料の探索など応用的観点から興味深い現象である.一方で,高密度化のメカニズムについてはまだ不明な点が多く,そのメカニズム解明を目的とした基礎科学的観点からの研究は重要であると考えられる.本年度は,アモルファス半導体としての性質を持つ,硫化ゲルマニウムガラス(GeS_2)ガラスを対象として研究を行った.行った実験およびその結果の概略を以下に記す.1.高密度化GeS_2ガラスの可視吸収スペクトル測定高密度化に伴いガラスの色は大きく変化した.可視域における吸収スペクトル測定を行った結果,吸収端波長の大きなレッドシフトが観測された.このことは,バンドギャップエネルギーが大きく低下することを意味し,半導体的性質が処理条件により大きく変化することが分かった.2.高密度化GeS_2ガラスの構造解析高密度化の原因である構造変化について調べるために,X線回折測定を行い動径分布関数の導出を行った.測定は,放射光施設にて得られる高エネルギー,高強度なX線を用いて行った.そのため得られる動径分布関数の空間的解像度は高く,構造変化について明確な知見が得られた.高密度化の主な要因はGeS_4四面体が形成する環構造がより小さな員環数をもつ環構造へと組み替えが起こることによると考えた.3.高圧下におけるGeS_2ガラスの構造解析高密度化する過程,すなわち加圧加熱,減圧が行われる過程において構造が変化していく様子をX線吸収微細構造測定のその場観察によって調べた.これにより,高密度化に伴うGeS_4四面体の変化の様子が明らかとなり,高密度化のメカニズム解明を行うにあたり有意な知見が得られた.

The phenomenon of permanent high density is the phenomenon of structural and physicochemical properties of high temperature and high pressure treatment, and the phenomenon of semi-permanent maintenance after the release of high pressure. On the one hand, the density of the system is high, and the purpose of the basic science is to study the importance of the system. This year, we will continue to study the properties of semiconductors, sulfurization, and other related issues. The results are summarized as follows: 1. High density GeS_2 and visible absorption measurements High density GeS_2 and color changes The absorption wavelength of the visible field can be measured as a result of the measurement. 2. Structural analysis of high density GeS_2 and the determination of X-ray backscattering. The measurement of radiation intensity was performed by high intensity X-rays. The spatial resolution of dynamic diameter distribution is high, and the structural transformation is clear. 3. The structural analysis of GeS_2 tetrahedra under high pressure. The process of density-increasing, heating and depressurization. The process of structure-changing and field tuning. The density of GeS_4 tetrahedra is higher than that of GeS_4 tetrahedra.

项目成果

Koichi Miyauchi: "High Pressure Densification and Thermal Relaxation Behavior of GeS_2 Glass"Physics and Chemistry of Glasses. 43C. 181-184 (2002)

Koichi Miyauchi：“GeS_2玻璃的高压致密化和热弛豫行为”玻璃物理和化学。

Koichi Miyauchi: "Structural Study of GeS_2 Glasses Permanently Densified under High Pressures up to 9 GPa"Journal of Non-Crystalline Solids. 279. 186-195 (2001)

Koichi Miyauchi：“在高达 9 GPa 的高压下永久致密化的 GeS_2 玻璃的结构研究”非晶固体杂志。

Koichi Miyauchi: "Peculiar High-Pressure Behavior in Permanent Densification of Fluorozirconate Glass"Material Research Bulletin. 34. 1383-1389 (1999)

Koichi Miyauchi：“氟锆酸盐玻璃永久致密化过程中的特殊高压行为”材料研究通报。

Koichi Miyauchi: "Structural Study on Peculiar High-Pressure Behavior of Fluorozirconate Glass in Permanent Densification"Journal of Physics and Chemistry of Solids. 62. 2039-2046 (2001)

Koichi Miyauchi：“氟锆酸盐玻璃在永久致密化过程中特殊高压行为的结构研究”固体物理与化学杂志。

Koichi Miyauchi: "Local Structure of Ge in GeS_2 Glass under High-Pressure"Spring-8 User Experiment Report. 8. 87 (2002)

Koichi Miyauchi：“高压下GeS_2玻璃中Ge的局域结构”Spring-8用户实验报告。