Local structure anomaly around Ge dopants in MnCuGeN with negative thermal expansion

負の熱膨張材料MnCuGeNにおけるGe近傍の異常局所歪

松野 丈夫*; 竹中 康司*; 高木 英典*; 松村 大樹   ; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Matsuno, Jobu*; Takenaka, Koshi*; Takagi, Hidenori*; Matsumura, Daiju; Nishihata, Yasuo; Mizuki, Junichiro

負の熱膨張材料であるMnCuGeNに対してX線吸収分光を使用してCuとGe近傍の局所構造をそれぞれ探った。原子間距離の温度依存性から、Ge-Mn, Cu-Mnそれぞれの結合とも負の熱膨張に寄与していることがわかったが、Ge-Mnの方がより顕著であることが示された。また、Ge-MnにおいてはDebye-Waller因子の負の熱膨張領域での異常増大が観測され、Ge近傍に大きな局所歪が生成していることがわかった。これら結果は、Ge近傍における不均一な歪が負の熱膨張領域の増大と強く関係していることを示している。

Local structure analysis of Cu and Ge atoms in the negative thermal expansion material MnCuGeN was conducted using X-ray absorption fine structure measurements. The temperature dependence of the interatomic distance was found to reflect the macroscopic negative thermal expansion both for Cu-Mn and Ge-Mn shells, although the magnitude of the relative change was much larger for Ge-Mn than Cu-Mn. An enhanced anomaly of the Debye-Waller factor was observed for the Ge-Mn shell in the temperature region of the negative expansion, indicating the presence of static local disorder around Ge impurities. These local structure anomalies strongly suggest that the local and inhomogeneous strain around Ge is essential in broadening the discontinuous volume contraction.