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Structural basis for the fast phase change of Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$; Ring statistics analogy between the crystal and amorphous states

光相変化型記録材料(DVD)Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$における高速相変化の構造的基礎; 結晶相と非晶質相の環構造の類似

小原 真司*; 加藤 健一*; 木村 滋*; 田中 均*; 臼杵 毅*; 鈴谷 賢太郎; 田中 宏志*; 守友 浩*; 松永 利之*; 山田 昇*; 田中 義人*; 壽榮松 宏仁*; 高田 昌樹*

Kohara, Shinji*; Kato, Kenichi*; Kimura, Shigeru*; Tanaka, Hitoshi*; Usuki, Takeshi*; Suzuya, Kentaro; Tanaka, Hiroshi*; Moritomo, Yutaka*; Matsunaga, Toshiyuki*; Yamada, Noboru*; Tanaka, Yoshihito*; Suematsu, Hiroyoshi*; Takata, Masaki*

アモルファス-結晶相変化型記録(DVD)材料として代表的なアモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の3次元的原子配置を放射光X線回折と逆モンテカルロシミュレーションによって明らかにした。その結果、アモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の構造は、4と6の偶数個の原子がつくるリングから成り立っており、Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$結晶がNaCl型で4員環(4角形)のみからなることと類似している。一方、あまり相変化記録速度の速くないアモルファスGeTeでは、Ge-Ge結合が優先的にできてしまうために奇数個の原子からなるリングも多数存在する。こうした結晶とのトポロジカルな類似性がアモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の相変化(結晶化)速度を速め、DVD材料として適当とならしめていることが明らかになった。

The three-dimensional atomic configuration of amorphous Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$ were derived by reverse Monte Carlo simulation with synchrotron-radiation X-ray diffraction data. The authors found that amorphous Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$ can be regarded as "even-numbered ring structure", because the ring statistics is dominated by four- and six-fold rings analogous to the crystal phase. On the other hand, the formation of Ge-Ge homopolar bonds in amorphous GeTe constructs both odd- and even-numbered rings. They believe that the unusual ring statistics of amorphous Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$ is the key for the fast crystallization speed of the material.

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分野:Physics, Applied

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