Electronic structure of dilute hydrogen in functional materials

点击翻译按钮获取中文摘要

研究を開始した本年度は、海外の実験施設でしか行えない高横磁場下でのミュオンスピン回転実験を行うためのビームタイム申請を行った。残念ながら2022年後期でのビームタイムでは不採択となってしまったが、2023年前期用ビームタイム申請では、高い優先度での採択となった。したがって、本年度中に実験を行うことができなかったので、あらかじめ取得してある予備データ (SnO2, InGaZnO4) のデータ解析と、両物質における希薄水素による構造緩和計算をおこなった。ミュオン実験のデータ解析で得られた擬似水素としてのミュオン周波数シフトと、構造緩和計算で得られた水素の構造パラメータは、これまでに報告されている水素化物でのH-NMRによる化学シフトと構造パラメータの間で見られる直線関係と矛盾しない結果を得た。本研究で提案する手法が、希薄水素の電子状態 (局所構造、荷電状態) を調べる新たな手法となりうることを支持するものである。しかしながら解析で得られた擬似水素としてのミュオンの周波数シフトは、H-NMRで報告されている直線関係からわずかに負のオフセットを示している。現在のところ、不純物水素として局所的に歪んだ構造パラメータを用いていることが原因と考えているが、データ点が2点しかないこともあり、詳しい原因はまだわかっていない (既報の構造パラメータでは水素結合の角度が180度となっているが、不純物水素の場合はその角度が180度からわずかにずれている)。これは今後の検討課題である。また、2023年に実験を行う予定の試料における、希薄水素による構造緩和計算も順次おこなっており、既報の局所構造と矛盾ない結果が得られている。実験が行えれば、すぐさま構造パラメータとの関係を調べられる状況である。