Pressure dependence of the structure of liquid Sn up to 19.4 GPa

液体Snの構造の19.4GPaまでの圧力依存性

鳴島 崇*; 服部 高典   ; 木下 智裕*; Hinzmann, A*; 辻 和彦*

Narushima, Takashi*; Hattori, Takanori; Kinoshita, Tomohiro*; Hinzmann, A*; Tsuji, Kazuhiko*

高圧下における液体Snの構造を19.4GPaの圧力まで放射光X線回折によって調べた。約3-6GPaまでの加圧において、局所構造の異方性を示す特徴の減少、つまりS()の第一ピークの右肩のこぶの現象,第一ピークに対する第二ピーク位置の減少,配位数の増大が見られた。これらの特徴は、液体の局所構造が加圧に伴い単純なものになることを示唆する。しかしながら、さらに高い圧力まで加圧したとき、これらの変化はもはや見られなくなった。その時の構造パラメータは、依然単純液体のものからずれている。このことは、これまでの予想と異なり、液体は単調に単純液体に近づくのでなく、比較的安定な異方的な局所構造を持つ液体を経由することを示している。液体Snの構造変化を液体Si, Geの結果と比較し、14族元素の液体の構造変化の系統性を議論する。

The structure of liquid Sn was investigated up to 19.4 GPa by synchrotron X-ray diffraction. Upon compression up to about 3-6 GPa, the structural features, which reflect the anisotropic local structure become less prominent; i.e., the hump on the high- side of the first peak in the structure factor becomes smaller, the position of the second peak relative to that of the first peak in , , decreases, and the coordination number, CN, increases. These features indicate that the liquid structure changes toward a simple liquid metal upon compression. However, at higher pressures, the structural parameters nearly unchanged. The parameters in this pressure range are still deviated from their respective values for simple liquid metals. These findings suggest that, contrary to previous expectations, the liquid does not monotonically approach a simple liquid metal, but takes a relatively stable intermediate form with an anisotropic local structure before approaching a simple liquid metal. The high-pressure behavior of liquid Sn is compared to those of liquid Si and liquid Ge and the systematics in liquid group 14 elements are discussed.