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論文

Phase-field model for crystallization in alkali disilicate glasses; Li$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$ and K$$_2$$O-2SiO$$_2$$

河口 宗道; 宇埜 正美*

Journal of the Ceramic Society of Japan, 128(10), p.832 - 838, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Materials Science, Ceramics)

本研究では、移動度係数($$L$$)を新しく定義することで、溶融酸化物系におけるフェーズフィールド法(PFM)の技術を開発した。一定の移動係数$$L$$を用いたPFM計算から得られた結晶成長速度($$v_0$$)は、normal growthモデルの熱力学的推進力と同程度であった。また$$L$$の温度依存性は、実験から得られた結晶成長速度と$$v_0$$から決定し、その決定した$$L$$を使って、二酸化アルカリケイ酸ガラスのLi$$_2$$O-2SiO$$_2$$, Na$$_2$$O-2SiO$$_2$$, K$$_2$$O-2SiO$$_2$$の結晶成長速度($$v$$)をシミュレーションした。$$v$$の温度依存性は定性的および定量的に非常に良く一致したため、本PFM計算は$$L$$の有効性を実証した。特に、PFM計算によって得られた$$v$$は、融点($$T_{rm m}$$)で増大し、$$T_{rm m}$$-100Kでピークを示した。さらなる温度の下降では、$$v$$は明確に0ms$$^-1$$に近づくことが分かった。この振舞いは、界面のジャンプ過程を表現する$$L$$によって$$v$$が制限されているためである。$$L$$のパラメータ$$B$$の感度についてもPFM計算を行い、$$B$$$$0$$から$$2$$まで増加すると、$$v$$のピークはより急峻に、ピーク温度は高温側にシフトすることが分かった。アルカリ金属の原子番号が増加するにつれてイオンポテンシャルは減少するので、$$L$$のパラメータ$$A$$$$B$$は、それぞれ指数関数的に増加、直線的に減少することになったと考えられる。本計算により$$L$$$$A$$$$B$$は互いに密接な関係であることが分かった。

論文

Deuteron ordering in ice containing impurities; A Neutron diffraction study

深澤 裕; 星川 晃範; 山内 宏樹; 山口 泰男*; 井川 直樹; 石井 慶信

Physica B; Condensed Matter, 385-386(1), p.113 - 115, 2006/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:18.82(Physics, Condensed Matter)

通常の氷であるIce Ihの水素原子は無秩序に配置しているが、低い温度で無限の時間を経過させると、水素原子の配置が秩序化した構造(Ice XI)へ変化すると予測されている。このIce XIの形成過程を調べるために、KOD等の水酸化物を含有させて変化に要する時間を短縮させた氷結晶の中性子回折を測定した。相転移点(76K)以下の特定の温度域(62-70K)において、氷の中性子回折が時間の経過に伴って変化する過程を観測した。また、回折プロファイルのリートベルド解析を行い、Ice XIへの相転移に伴う構造パラメーターの変化を温度と時間の関数として分析した。この分析結果に基づいて、さまざまな条件下(温度や不純物濃度等)におけるIce XIの発生と成長の過程の特徴について発表する。そして、無限の時間経過において、完全に水素原子が秩序化した構造の氷が自然界に存在しうるのかについての洞察を述べる。

論文

Single crystal growth and crystal structure of ThRhIn$$_5$$ and LuCoGa$$_5$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 酒井 宏典; 池田 修悟; 大貫 惇睦

Journal of the Physical Society of Japan, 75(Suppl.), p.85 - 87, 2006/08

近年、HoCoGa$$_5$$型結晶構造を持つ希土類において準2次元的な電子状態が、ドハース・ファンアルフェン効果測定から明らかにされている。これらの化合物の中には、CeCoIn$$_5$$やCeIrIn$$_5$$, PuCoIn$$_5$$などの重い電子系超伝導物質が発見されている。この超伝導状態と物質中の$$f$$電子状態の関係を明らかにするため、$$f$$電子を持たないLaやTh化合物の電子状態を明らかにし比較することは重要な研究である。特にThは化合物中において4価と考えられ、Ceの$$f$$電子が遍歴した状態に対応するため、極めて良い参照物質である。最近われわれは、ThRhIn$$_5$$の単結晶育成に世界で初めて成功した。さらに格子定数を明らかにした。今後、電子状態を明らかにするうえで、重要な進展である。

論文

Single crystal growth and observation of the de Haas-van Alphen effect in ThIn$$_3$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 宍戸 寛明*; 池田 修悟; 播磨 尚朝*; 摂待 力生*; 大貫 惇睦

Physica B; Condensed Matter, 378-380, p.1021 - 1022, 2006/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Physics, Condensed Matter)

ThIn$$_3$$は、AuCu$$_3$$-typeの立方晶である。トリウム(Th)は、その電子配置に$$f$$電子を持たない。そのため特異な磁性は期待できないものの、金属間化合物中において価数は4価をとり、これはセリウム化合物において、$$f$$電子が遍歴した状態と価数としては対応する。そのため、強相関$$f$$電子系化合物研究において、トリウム化合物との電子状態の研究は、$$f$$電子に起因する特異な磁性や超伝導状態を明らかにするうえで極めて重要である。最近われわれは、ThIn$$_3$$の物質の純良単結晶育成を行い、ドハース・ファンアルフェン効果というフェルミ面の電子状態を反映する量子振動の観測に成功した。これにより、フェルミ面の極値断面積に対応する9.0$$times$$10$$^6$$から9.37$$times$$10$$^8$$Oeのブランチを観測した。これらの結果を、圧力下において特異な超伝導状態を示すCeIn$$_3$$の実験結果や、さらにはエネルギーバンド計算との結果と比較を行った。

論文

Spectroscopic properties of Yb doped YLF grown by a vertical Bridgman method

杉山 僚; 桂山 政道*; 安斎 裕*; 坪井 泰住*

Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.780 - 783, 2006/02

 被引用回数:21 パーセンタイル:75.01(Chemistry, Physical)

垂直型ブリッジマン結晶育成法により、Ybイオンを5$$sim$$64at.%ドープしたYLFフッ化物レーザー結晶を育成した。結晶原料のYbF$$_{3}$$及びYF$$_{3}$$に含まれているYOFが白濁の原因となるため、PbF$$_{2}$$を用いた育成前の原料処理によって解決した。吸収並びに発光測定における偏光特性に基づく結晶場解析により、Yb:YLF結晶の$$^{2}$$F$$_{7/2}$$及び$$^{2}$$F$$_{5/2}$$準位内のマニホールドの7つのエネルギー準位を求めた。Yb:YLF結晶の持つ広くかつ複雑なスペクトルは、4f電子による電子遷移と結晶の格子振動との間の強いカップリングによって生じたものと結論できる。

論文

Electrical and magnetic properties of a single crystal UCu$$_2$$Si$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 池田 修悟; Galatanu, A.; 山本 悦嗣; 宍戸 寛明*; 山田 美音子*; 山浦 淳一*; 辺土 正人*; 上床 美也*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 74(5), p.1552 - 1556, 2005/05

 被引用回数:21 パーセンタイル:70.75(Physics, Multidisciplinary)

UCu$$_2$$Si$$_2$$は、強相関電子系における典型物質122化合物の1つである。われわれは、初めて純良単結晶育成に成功し、抵抗,磁化率,磁化,比熱測定を詳細に行った。その結果、極めて異方的な磁性を示し、さらにこれまで報告されてきた100Kにおける強磁性転移に隣接し、新たな反強磁性相とみられる相を発見した。これらの結果は、結晶の純良化によって初めて明らかになったことである。

論文

Small saturation moment due to the crystalline electric field effect for $$T_h$$ site symmetry in the ferromagnet UFe$$_4$$P$$_{12}$$

松田 達磨; Galatanu, A.; 芳賀 芳範; 池田 修悟; 山本 悦嗣; 辺土 正人*; 上床 美也*; 竹内 徹也*; 杉山 清寛*; 金道 浩一*; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 73(9), p.2533 - 2538, 2004/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:49.43(Physics, Multidisciplinary)

立方晶強磁性体UFe$$_4$$P$$_{12}$$の単結晶育成に成功し、その単結晶を用いて電気抵抗,比熱,磁化率及び高磁場中磁化測定を行った。強磁性転移温度3.1K,飽和磁化1.3$$mu_{rm B}$$/Uまた磁化の温度依存性について、5$$f^2$$をもとにした結晶場モデルによって説明を試みた。

論文

Effects of ultrastrong gravitational field on the crystalline state of a Bi-Sb alloy

Huang, X.*; 真下 茂; 小野 正雄; 冨田 健; 沢井 友次; 長壁 豊隆; 毛利 信男*

Journal of Applied Physics, 96(3), p.1336 - 1340, 2004/08

 被引用回数:11 パーセンタイル:44.13(Physics, Applied)

本研究では、超重力場下の結晶状態の変化を調べるために、Bi$$_{70}$$Sb$$_{30}$$合金とBi単体について固相状態の温度で100万Gレベルの超重力場実験を行った。191-205$$^{circ}$$Cで超重力場処理後の試料は組成の変化が見られなかったが、結晶粒径が数mmから数10$$mu$$mまで微細化された。同じ条件で処理したBi単体試料は結晶粒径が変化しなかった。220-240$$^{circ}$$Cで処理後の試料は二つの領域を示している。弱い重力場領域では、結晶が数10$$mu$$mまで微細化されたが、強い重力場領域では、原子の沈降による組成変化が起きたほか、結晶が重力方向に沿って成長し、その長さが数mm程度に達している。成長した結晶はかなり歪んでおり、その歪みが重力の強い方向に沿って増大していること、また、六方晶のc軸が重力方向にほぼ平行になっていることがわかった。この特殊な結晶状態の形成は原子の沈降によるものと考えられる。

論文

More rapid evaluation of biomacromolecular crystals for diffraction experiments

新井 栄揮; 茶竹 俊行; 鈴木 喜大*; 水野 洋*; 新村 信雄

Acta Crystallographica Section D, 60(6), p.1032 - 1039, 2004/06

 被引用回数:16 パーセンタイル:75.95(Biochemical Research Methods)

生体高分子の結晶品質の評価に用いられてきたパラメータ(R-merge, I/sigma, 最大分解能, mosaicity)は回折実験の条件に強く依存する。本論文ではrelative Wilson plot法の特徴について述べ、このプロットから得られるoverall B-factorが蛋白質結晶のcharacterizationに適していることを説明する。relative Wilson plotの例として、B型DNA十量体d(CCATTAATGG),DsrD蛋白質,鶏卵白リゾチームの評価結果を示す。B型DNAやDsrD蛋白質の結晶品質は、結晶化相図上の条件に強く依存することが明らかになった。一方、鶏卵白リゾチームの結晶品質は、結晶化相図上の条件にほとんど依存しないことが判明した。

論文

SR励起加工

寺岡 有殿

ナノテクノロジー大事典, p.340 - 351, 2003/12

我が国における放射光を用いた微細加工の研究の現状をレヴューした。SR励起加工を大項目とし、その下に中項目としてSR励起表面改質,SR励起結晶成長,SR励起エッチングを設けた。中項目のSR励起表面改質の下に小項目としてSRガス励起表面改質とSR直接励起表面改質を設け、中項目のSR励起結晶成長の下に小項目としてSR励起原子層エピタキシーとSR励起化学的気相成長を設け、中項目のSR励起エッチングの下にSR直接励起エッチング,SRガス励起エッチングとSRアブレーションを設けてレヴューした。

論文

Single crystal growth and magnetic properties of ferromagnetic URhGe$$_2$$

松田 達磨; 芳賀 芳範; 常盤 欣文; Andrei, G.; 山本 悦嗣; 大久保 智幸*; 大貫 惇睦

Acta Physica Polonica B, 34(2), p.1071 - 1074, 2003/02

URhGe$$_2$$はキュリー温度30Kの強磁性体である。近年斜方晶系,強磁性ウラン化合物における超伝導の発見が報告されているが、URhGe$$_2$$は、あらたな候補としての可能性が期待されている。われわれは、この物資の単結晶育成について初めて単結晶育成に成功した。磁化、抵抗測定の結果大きな異方性と、新たに25Kに異常を発見した。比熱測定の結果30K, 25Kいずれにおいてもラムダ型の比熱の振る舞いを示し、25Kにおける異常は、現段階で秩序変数は不明なものの相転移であることが明らかとなった。

論文

High-quality epitaxial TiO$$_{2}$$ thin films grown on $$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$ substrates by pulsed laser deposition

篠原 竜児*; 八巻 徹也; 山本 春也; 伊藤 久義; 浅井 圭介*

Journal of Materials Science Letters, 21(12), p.967 - 969, 2002/06

 被引用回数:9 パーセンタイル:38.24(Materials Science, Multidisciplinary)

レーザアブレーション法によりエピタキシャル酸化チタン(TiO$$_{2}$$)薄膜を$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$上に作製し、その結晶構造の評価と表面形態の観察を行った。実験では、酸素雰囲気中でTiO$$_{2}$$焼結体ターゲットをKrFエキシマーレーザでアブレーションし、室温から600$$^{circ}$$Cに加熱した$$alpha$$-Al$$_{2}$$O$$_{3}$$(0001)及び(10$$bar{1}$$0)基板(それぞれC, M面)上に薄膜を堆積した。X線回折分析により、成長させた薄膜と基板面とのエピタキシャル関係を明らかにした。また、基板温度の上昇とともにロッキングカーブの半値幅は小さくなり、600$$^{circ}$$CのときにはC面上で0.0265$$^{circ}$$、M面上で0.2416$$^{circ}$$となった。これらの値は、他の方法により作製した薄膜と比べて一桁ほど小さく、極めて良質な薄膜であることがわかった。原子間力顕微鏡による観察では、各基板上に表面形態の異なる薄膜が成長していることを確認した。

論文

A Three-step process for epitaxial growth of (111)-oriented C$$_{60}$$ films on alkali-halide substrates

Dai, Z.*; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 敦巳

Thin Solid Films, 360(1), p.28 - 33, 2000/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:16.19(Materials Science, Multidisciplinary)

熱蒸発法を用いて、C$$_{60}$$薄膜がアルカリ・ハライド基板(KCl(100), KBr(100), NaCl(100))上に成長する条件を調べた研究の報告である。その結果、結晶性に優れた(111)エピタキシャル薄膜を作製するためには、下記の3段階のプロセスを経ることが重要であるとの結論に達した。第1の過程: へき開したアルカリ・ハライド基板の熱処理(500$$^{circ}$$C, 1$$sim$$2hrs, $$sim$$10$$^{-5}$$Pa)。第2の過程: 極端に低い蒸着速度で、数モノレーヤーの超薄膜層を形成。第3の過程: 高い蒸着速度で所定の厚さまで蒸着(1$$sim$$35$AA$^{-1}$$/min., 400$$sim$$550$$^{circ}$$C)。

論文

Self-mediated growth of single-crystal and entirely(111)-oriented C$$_{60}$$ films on alkali halide substrates

Dai, Z.*; 楢本 洋; 鳴海 一雅; 山本 春也; 宮下 敦巳

Applied Physics Letters, 74(12), p.1686 - 1688, 1999/03

 被引用回数:5 パーセンタイル:29.14(Physics, Applied)

各種のアルカリ・ハライド単結晶基板(KCl(100),KBr(100),NaCl(100))上でのC$$_{60}$$薄膜の結晶成長の過程を、成長初期の自己調整過程に着目して、X線回折法によって研究を行った。その結果、成長の初期に蒸着速度を極端に下げて2~3原子層だけ成長させることにより、広い温度範囲(40~120$$^{circ}$$C)と広い蒸着速度範囲(1.5~35$AA/min)$で、C$$_{60}$$(111)エピタキシャル薄膜を成長させることができた。

論文

Control of film orientation; A Parametric study of laser ablated FTO films on a-, c- and r-cut sapphire substrates by X-ray diffraction

Dai, Z.*; 宮下 敦巳; 山本 春也; 鳴海 一雅; 楢本 洋

Thin Solid Films, 349(1-2), p.51 - 55, 1999/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:23.36(Materials Science, Multidisciplinary)

サファイアのa,c及びr面を基板に用いて、レーザーアブレーション法により蒸着した薄膜の方位と基板方位との関係を、基板方位、温度、レーザーパワーとに着目して系統的に調べた。その中でも特徴的なのは、方位のちがう基板でも、レーザーパワーを増すことにより、FTO(FeTiO$$_{3}$$)のC面を成長させることができた点である。

論文

Crystal growth mechanism of YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$ from coexisting region of solid with melt

朝岡 秀人; 武居 文彦*; 野田 健治

Japanese Journal of Applied Physics, 33(7A), p.L923 - L926, 1994/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:35.73(Physics, Applied)

Y$$_{2}$$BaCuO$$_{5}$$(211)相と液相との包晶反応から得られるYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$Ox(123)単結晶成長機構について、粉末X線回折、並びにSEM・EPMAによる観察を行なった。育成温度の変化に伴う211相から123相への包晶反応の進行と980$$^{circ}$$C付近に三成分共存領域(123相+211相+液相)の存在が確認され、固液共存状態から123単結晶が育成されたことが証明された。また980$$^{circ}$$C付近に生成した包晶層(123相)から、共存する液相への拡散が確認された。一定の厚みを持つ包晶層が存在していることから固体拡散による反応の進行と粒成長が存在していること、また包晶層の液相への拡散が存在し包晶層と比較して格段に良質な123単結晶が得られていることから、表面自由エネルギーの差異に起因したオストワルド成長機構が働いていると考えられる。

論文

Growth of large isometric YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$ single crystals from coexisting region of solid with melt in Y$$_{2}$$O$$_{3}$$ crucibles

朝岡 秀人; 武居 文彦*; 家 泰弘*; 田村 雅史*; 木下 實*; 竹屋 浩幸*

Japanese Journal of Applied Physics, 32(3A), p.1091 - 1096, 1993/03

 被引用回数:54 パーセンタイル:90.71(Physics, Applied)

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$単結晶をBaCuO$$_{3}$$-CuO過剰領域で育成した。従来一様な融体部からの結晶成長が試みられてきたが、このたび包晶反応を伴う固液共存領域からの単結晶育成を行なった。得られた単結晶は最大C軸方向に7mm、光沢のあるフラットな面で囲まれた多面体を呈しており、C軸方向の充十分な成長が得られた。酸素アニールの後、各方位における抵抗率-温度特性を測定した結果、金属的ふるまいの後91Kにおいてシャープな超伝導転移が観測された。また、磁化率-温度特性を測定した結果、91Kにおいてシャープな超伝導転移ならびに十分大きなシールディング効果が観測された。

論文

YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$単結晶の固液共存下成長のクエンチによる観察

朝岡 秀人; 野田 健治; 武居 文彦*

日本結晶成長学会誌, 20(2), 92 Pages, 1993/00

等温に近い状態で固体と液体を共存させ大型YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$単結晶を包晶反応を用いて作製した。Y$$_{2}$$O$$_{3}$$-BaO-CuO系における包晶域の存在は三成分以上の系でのみ許される極めて珍しいもので、この系でも未だ完全に確認されていない。また包晶域がYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$相の結晶成長に有利に作用するか否かも仮説の段階である。そこで包晶反応を伴う成長機構に関し、各成長段階にある固液共存状態の観察を試みた。各温度域にある固液共存状態をクエンチし、X線回折並びにSEM・EPMAによる観察の結果、980$$^{circ}$$Cにおいて固相(Y$$_{2}$$B$$_{a}$$CuO$$_{5}$$)と反応生成物(YBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$)との包晶組織の存在する共存領域を確認するとともに、温度域の変化に伴うY$$_{2}$$BaCuO$$_{5}$$からYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$への進行を確認した。また同時にYBa$$_{2}$$Cu$$_{3}$$O$$_{x}$$の共存する液相への拡散がみられることから、表面自由エネルギーの差異に起因するオストワルド成長機構が作用しているものと考えられる。

論文

Cell formation and interfacial instability in laser-annealed Si-In and Si-Sb alloys

J.Narayan*; 楢本 洋; C.W.White*

Journal of Applied Physics, 53(2), p.912 - 915, 1982/00

 被引用回数:16 パーセンタイル:64.73(Physics, Applied)

In及びSbをエネルギー125KeVでSi結晶に種々の線量(10$$^{1}$$$$^{5}$$~10$$^{1}$$$$^{6}$$/cm$$^{2}$$)まで打込んだ後、パルス幅15n.sec、エネルギー密度1.5J/cm$$^{2}$$のルビー・レーザーを照射し、急速な結晶成長過程に及ぼす因子を実験的に調べた。試料結晶の構造解析のために、イオン・ビーム解析(ラザフォード散乱、イオン・チャネリング)及び電子顕微鏡観察を行なった。その結果、結晶成長界面が不安定になる時のセル・サイズ及び合金濃度を決定することができた。更に、これらの実験結果を、結晶固化速度に依存する合金元素の分配係数を考慮した結晶成長・摂動論を用いて解析した。

論文

Zone refining of nonsubstitutional impurities during pulsed laser annealing

C.W.White*; 楢本 洋; J.M.Williams*; J.Narayan*; B.R.Appleton*; S.R.Wilson*

Laser and Electron-Beam Interactions with Solids,Vol.1, p.241 - 248, 1982/00

Si結晶格子と共有結合しない種々の不純物(Cr、Yb、Cu、Fe、Zn、W、Mn、Mg)をSi結晶に打込み、その後のパルス・レーザー焼鈍過程による不純物元素濃度の深さ分布変化、結晶格子への取込の有無をイオン・ビーム解析法により、又表面層の結晶格子不整を電子顕微鏡観察法により求めた。これら2種のデータを比較・検討し、以下の結論を得た。レーザー照射により誘起される焼鈍過程は打込不純物原子分布に大きな影響を及ぼすが、その過程は以下に示す2つの典型例に大別される。(1)低濃度打込の場合:レーザー照射によって生じた溶解層が表面へと移動する時に生ずる理想的帯精製現象が見られ、打込層のepitaxial growthと不純物の表面への推積が起こる。(2)高濃度打込の場合:固液界面は組成的過冷却状態になって結晶成長過程が不安定となる。その結果、セル構造に代表される析出物の形成が生ずる。

口頭

Characterization of UTe$$_2$$ single crystals and anomalous magnetic behavior

芳賀 芳範

no journal, , 

Crystal structure and elemental composition of UTe$$_2$$ single crystals with different quality are examined by means of single X-ray crystallography (XRD) and Electron Microprobe analysis (EPMA). Depending on the crystal growth condition, superconducting (SC) and non-superconducting (NS) samples were prepared. Both XRD and EPMA consistently showed uranium deficiency for the NS sample. SC sample, on the other hand, is stoichiometric within experimental errors. The normal state thermodynamic properties as a function of magnetic field showed drastic difference between SC and NS samples. The obtained results are discussed in connection with the superconductivity.

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