Intermediate-range order in polymer-route Si-C-O fibers by high-energy X-ray diffraction and reverse Monte Carlo modelling

高エネルギーX線回折及び逆モンテカルロ法によるポリマールートSi-C-O繊維の中距離構造解析

鈴谷 賢太郎; 岡村 清人*; 鈴木 謙爾*; 市川 宏*; 小原 真司*

Suzuya, Kentaro; Okamura, Kiyohito*; Suzuki, Kenji*; Ichikawa, Hiroshi*; Kohara, Shinji*

ケイ素ポリマーの焼成によって作られるSi-C-O繊維の中距離構造をSPring-8における高エネルギーX線(61.6keV)回折と逆モンテカルロ法によって解析した。これまでの解析(Okamura et. al., Key Eng. 352 (2007)65)から、われわれはこの繊維の構造は、SiCとSiO四面体のネットワークから成っており、SiC四面体はSiC結晶と同様に3員環、SiO四面体はSiO結晶と同様に6員環を形成していると予想した。しかし、今回、RMC法により3次元構造を作製し解析したところ、この繊維の基本構造はSiC四面体の3員環が中心のネットワーク構造で、そのSiC四面体の一部がSiO四面体によって置き換わられているということが明らかになった。

The local atomic structure and intermediate-range order of Si-C-O fibers produced from the pyrolysis of a polycarbosilane precursor have been investigated by high-energy (61.6 keV) X-ray diffraction (HEXRD) at SPring-8 and reverse Monte Carlo (RMC) modelling technique. In previous study (Okamura et. al., Key Eng. 352 (2007) 65), we suggest that the Si-C-O fibers basically have a network structure that consists of two tetrahedral units: SiC and SiO from the pair distribution function analysis of HEXRD data. In the network model, 3-membered ring of SiC as that in SiC crystal and 6-membered ring of SiO as that in silica glass are assumed as intermediate-range order. Thus, we carried out RMC modelling analysis with the HEXRD data to study more detailed short- and intermediate-range ordering structure. The relationship between the intermediate-range ordering and these behaviors has also been discussed.