Intermediate-range order in vitreous SiO and GeO

SiO及びGeOガラスの中距離秩序構造

小原 真司*; 鈴谷 賢太郎

Kohara, Shinji*; Suzuya, Kentaro

高エネルギーX線回折と中性子回折によってシリカ(SiO),ゲルマニア(GeO)ガラスの構造因子S(Q)を測定し、異なる情報を持つX線・中性子のS(Q)を十分に表現できる大規模な構造モデルを逆モンテカルロ法(RMC法)により構築することに成功した。この結果、基本構造であるSiO, GeO四面体の繋がり角度分布などの中距離秩序構造が実験的に明らかになった。シリカ・ゲルマニアガラスでは、四面体の6, 7員環が中距離構造の基本である。また、ゲルマニアガラスにはシリカよりも多くの3員環が含まれており、シリカとゲルマニアガラスの中距離秩序は異なる。これらの結果は、従来のRaman散乱などによる予測と一致する。

The total structure factors, S(Q), obtained from high-energy X-ray and neutron diffraction measurements on vitreous SiO (v-SiO) and vitreous GeO (v-GeO) have been analysed by the reverse Monte Carlo (RMC) modelling technique to generate a three-dimensional structural model. The bond angle distributions and the ring size distributions from the model indicated that the sixfold ring and six- and sevenfold rings are dominant in v-SiO and v-GeO, respectively. However, the fraction of threefold rings of Ge in v-GeO is larger than that of Si in v-SiO glass. These features are consistent with the published neutron diffraction and Raman scattering studies.