Pressure-induced structural change of liquid InAs and the systematics of liquid III-V compounds

液体InAsの圧力誘起構造変化と液体III-V化合物の系統性

服部 高典   ; 辻 和彦*; 宮田 恭尚*; 菅原 崇行*; 下條 冬樹*

Hattori, Takanori; Tsuji, Kazuhiko*; Miyata, Yasuhisa*; Sugahara, Takayuki*; Shimojo, Fuyuki*

液体III-V化合物の圧力誘起構造変化を系統的に理解するために、放射光X線回折と第一原理分子動力学計算(AIMD)を用いて液体InAsの構造の圧力変化を調べた。X線回折実験から、液体の圧縮挙動が約9GPa近傍で一様なものから非一様なものへと変化することがわかった。その際に、約9GPaまで一定であった配位数がより高圧下で6から7.5へと上昇することがわかった。AIMD結果から、この変化は3つの部分構造の圧力変化に起因することがわかった。その変化は特に、As-As間の相関に現れており、低圧側では、部分配位数CNを保ったまま、As-As間距離が減少するという等方的な収縮を示すが、高圧側ではAs-As間距離を保ったまま、CNが上昇するという局所構造の変化を見せている。これらの結果を他の液体GaSb, InSbと比較し、液体III-V化合物の圧力変化の系統性を議論した。

To understand the pressure-induced structural changes of liquid III-V compounds systematically, the pressure dependence of liquid InAs was investigated using the synchrotron X-ray diffraction and an molecular dynamics simulation (AIMD). The X-ray diffraction experiments revealed that the liquid changes its compression behavior from a nearly uniform type to a nonuniform one around 9 GPa. Corresponding to this change, the coordination number CN, which is maintained up to 9 GPa, markedly increases from 6.0 to 7.5. The AIMD simulation revealed that this change is related to the change in the pressure dependence of all three pair correlations. In particular, a marked change is observed in the As-As correlation; in the low pressure region the position of the first peak in , , increases with maintaining the CN, but in the high pressure region the stops increasing and the CN begins to increase. The results for InAs are compared with those for GaSb and InSb and the systematics of the pressure-induced structural change of liquid III-V compounds are dicussed.