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Formation of atomic-scale graded structure in Se-Te semiconductor under strong gravitational field

Se-Te半導体における超重力場下での原子スケールの傾斜構造形成

Huang, X. S.*; 小野 正雄  ; 上野 秀人*; 井口 裕介*; 冨田 健; 岡安 悟  ; 真下 茂

Huang, X. S.*; Ono, Masao; Ueno, Hideto*; Iguchi, Yusuke*; Tomita, Takeshi; Okayasu, Satoru; Mashimo, Tsutomu

セレニウム-テルリウム(Se-Te)半導体について、実験温度260$$^{circ}$$C,最大加速度100万Gにて超重力場実験を行い、配向性のある結晶成長を伴った1mmあたり88at%もの原子レベルで連続的な傾斜構造を得た。この傾斜構造では、格子定数とSeとTeの3$$d$$電子の結合エネルギーは組成に応じて重力方向に連続的に変化しているが、これは、バンドギャップの傾斜が実現されていることを示している。また、ほぼ重力方向に垂直な向きにc軸が向くように結晶が成長していることがわかった。また、実験結果とシミュレーションとの比較から、沈降の拡散係数が一般的なケミカルポテンシャルによる拡散の100倍以上であると見積もられることがわかった。この結果は、沈降の拡散メカニズムが一般的な空孔機構とは異なるメカニズムである可能性を示唆している。

A large linearly graded structure on atomic-scale up to 88 at%/mm with oriented grown crystals was formed in selenium-tellurium (Se-Te) semiconductor using a strong gravitational field of 1 million G level at 260 $$^{circ}$$C. The lattice constants and the binding energies of Se and Te 3$$d$$ electrons continuously changed along the direction of gravity accordingly, which indicated the formation of the graded band gap structure. The grown crystals showed the crystalline orientation with c-axis of hexagonal structure roughly perpendicular to the direction of gravity. It was found that the diffusion coefficient of sedimentation was larger than that of normal diffusion by more than 100 times, which suggested a different diffusion mechanism from the normal vacancy mechanism.

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分野:Physics, Applied

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