電子線照射用試料(β-LiAl)の
育成とその電気的特性の測定
矢萩・橋本研究室
工E11002
阿部 信介
http://www.aomori-u.ac.jp/staff/yahagi/lab/elec.html
目的



β-LiAlの結晶を育成するための電気炉を製
作する。
今まで使用してきた電気炉の改良を行う。
電子線照射実験で使用するβ-LiAlの結晶を
育成し、結晶の電気的特性を測定する。
電子線照射実験とは
β-LiAlの結晶に電子線を照射して格子
欠陥を意図的に作り出しながら、電
気抵抗率を測定して、特性の変化を
計測する実験である。
格子欠陥とは
β-LiAlの構造図(二次元)
LiLi
AlAl
Li原子空孔
VLi
LiLi
AlAl
置換型格子欠陥
LiAl
LiLi
AlAl
複合型格子欠陥
VLiーLiAl
LiLi
AlAl
Li原子空孔が多い
三種類が
混在
置換型格子欠陥
が多い
実験のねらい
e
電子線を複合型
格子欠陥のLiAlに
照射する。
VAl
LiAlがはじき飛ばされてAl
原子空孔(VAl)が出来る。
実験の流れ
結晶育成用電気炉の製作
2. 旧来の電気炉の改良
3. β-LiAlのX線回折を行う
4. β-LiAlの電気抵抗率の測定を行う
1.
電気炉の製作
今までの真空装置では真空度が良く
ないのでβ-LiAlの結晶を作ることが
出来なかったため、新しい電気炉を
製作する。
製作した電気炉
旧来の電気炉の改良
今まで使用してきた電気炉は真空度が悪く、
Arガスが古い物なので、新しい真空ポンプ
を取り付け、Arガスを新しい物にした。
結晶の育成

LiとAlが、1:1 になるように計量する。
 Ta製の坩堝に入れ、電気炉内にセットし
た後、真空装置内に電気炉をセットする。
 真空装置内を真空に引いた後、Arガスを入
れる。
 温度コントローラに温度プログラムを組ん
で、そのプログラムで結晶を育成する。
温度プログラム
800
700
温度 [℃]
600
500
400
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
時間 [h]
6
7
8
9
10
育成した結晶
試料の特性測定
■X線回折
X線回折装置にスライスした結晶か粉末状にし
た結晶をセットして実験を行う。
X線回折では、回折線の回折角から格子定数が
解る。
■電気抵抗率の測定
電気抵抗率は Van der Pauw 法を用いて測定を
行う。この方法を用いれば結晶の形状に影響
されずに測定することが出来る。
真空に引いた装置内を9K近くまで冷却した後、
徐々に温度を上げていきながら測定する。
X線回折
結晶にX線を照射すると、反射されるが、位
相が合わないと打ち消し合って反射波が観
測されない。位相が合えば反射波が観測さ
れる。位相が合うと言うことは、その分の
行路差が生まれるわけで、行路差はブラッ
グの式で求められる。
θ
θ
θ θ
d
dsinθ
等距離の原子面によるBraggのX線反射
2d sin   n
X線の波長が解っているので、ブラッグの式
から、面間隔dを求めることが出来る。
n
d sin  
2 sin 
dが求められたらASTMカードからミラー指数
(hkl)
を求めて、格子定数を求める以下の式に代入する。
a  d h k l
2
2
2
出力した波形
測定結果
番号
Li濃度[%] 格子定数[Å]
LiAl030111
54.2
6.3591
LiAl030115
54.2
6.3580
LiAl030120
55.9
6.3783
LiAl030128
57.2
6.3829
測定結果
6.385
格子定数[Å]
6.380
6.375
6.370
6.365
6.360
6.355
54.0
54.5
55.0
55.5
56.0
Li濃度[%]
56.5
57.0
57.5
電気抵抗率の測定
時間が足りず、電気抵抗率の測定ま
でには至らなかった。
実験結果
•
•
•
•
新しく製作した電気炉では結晶が噴出してし
まいうまく結晶を作ることが出来なかった。
改良した電気炉では結晶が噴出することもな
く、金属光沢のある綺麗な結晶が育成できた。
X線回折より、Li濃度が高くなると格子定数
が大きくなることが確認できた。
電気抵抗率の測定が出来なかったので、今後
の課題としたい。
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