Total scattering of disordered crystalline functional materials

乱れた結晶性機能性材料の全散乱

社本 真一  ; 樹神 克明   ; 飯久保 智; 田口 富嗣

Shamoto, Shinichi; Kodama, Katsuaki; Iikubo, Satoshi; Taguchi, Tomitsugu

J-PARCの全散乱装置での科学研究対象として、乱れた結晶性機能性物質を取り上げる。それらは光記録材料であり、熱電材料であり、リラクサー強誘電体などである。光記録材料では、金属的な相では、低い熱伝導と高い電気伝導を同時に持たなければならない。この矛盾した条件は、材料研究者が良い機能性材料を設計するのを難しくしている。その材料は、少なくとも二つの結晶学的サイトを持たなければならない。一つのサイトは熱伝導を抑え、もう一つのサイトは電子又はホールを高い移動度を保持しなくてはならない。乱れた部分では、周期境界条件が失われている。そのために2体分布関数(PDF)解析は材料中の乱れた部分だけでなく、結晶性部分の形とサイズを調べるのに適している。

As one of scientific research targets at total scattering diffractometers at J-PARC, we propose disordered crystalline functional materials. They are optical recording material, thermoelectric material, relaxor ferroelectric material, and so on. In an optical recording material, a metal-like phase should have low thermal conductivity and high electrical resistivity, simultaneously. This contradicting condition challenges material scientists to design the good functional material, which should have at least two types of crystallographic sites. One site limits the thermal conductivity, whereas the other site carries electrons or holes with high mobility. The periodic boundary condition is lost in the disorder parts. Therefore, the atomic pair distribution function (PDF) analysis is suitable to investigate the form and size of the crystalline parts as well as the disordered parts in the materials.