由良, 明彦

Kyoto University Research Information Repository

TitleAg3SI単結晶におけるAgイオンの伝導機構について(茨城大学理学部研究科物理学専攻,修士論文アブストラクト(1980年度))Author(s)由良, 明彦Citation物性研究 (1981), 36(3): 173-175Issue Date1981-06-20URL http://hdl.handle.net/2433/90340RightType Departmental Bulletin PaperTextversionpublisherKyoto University??? ??????????? ??????Cu-'Au―Zn3元 合金 にお ける長周期規則構造CeB6の 磁 性 と伝導VortexCoolerの 冷却過程の研究非 平衡系の中性子散乱Boltzmann方 程式 の導 出の基礎 にっいてミリ波分光測定装 置によるNaCl:OH一 の研究Ceプ ニクタイ トの磁気異方性 と結晶揚伝導電子のスク リーニ ングの効果収束電子回折法によるSr2(Ta.Nb1-x)207の 研究修士論文アブストラクト佐 藤 馨佐 藤 憲 昭品 田 春 治四 戸 孝篠 本 滋須 藤 彰 三高 橋 尋 子竹 茂 求松 田 成 信・茨城大学理学部研究科物理学専攻Ag,SI単 結 晶 に お け るAgイ オ ン の 伝導機i構に つ い て由 良 明 彦超 イオン伝導体は,常 温 もし くは,そ れ よ り少 し高い温度 において,大 きなイオ ン伝 導性 を示す物質 として知 られ てい る。この超イオン伝導体の結晶 を構成す るイオンのある部分 は,外部電場 に応答 して集団的 なイ オンの流れ を形成 し得 る。それ は,結 晶構造 に大 きな影響 を与 え一173―茨城大学理学研究科物理学専攻結晶 に不安定性 を もたらす はずであ る。しか しながら,こ の物質 ではそれ でも尚,結 晶が安定に存在す る。す なわ ち,結 晶構造安定性 とイオ ンの動き易 さを保持す るとい う相反す る特性 がこの物質では,何 らかの機構に基 づいて調和 している と考 えることができる。我 々は,銀 ハ ライ ドとカルコゲナイ ドの両面 を合せ持 ち,室 温 で も十分に大きなイオ ン伝導性 を示すAg3SIの 電気伝導度 の測定 を通 じて,超 イオン伝導体に特有 な現象 の解明 を試みた。電気伝導度 の測定は,交 流2端 子法 によった。一般的 に,直 流に よる測定は,結 晶 を損 ない,電気伝導度 の再現性 に関 して問題 を生 じる。交流法 によるな らば,こ のよ うな難点 をかな り改善す ることができる。またイ オン伝導についてよ り多 くの情報 をもた らして くれ る。第1章 序論 では,現 在,超 イオン伝導体 の伝導機構 と考 えられている液体的平均購造モデルとdomainモ デル について大要 を紹介 した。最 も大 きな疑 問は,す でに述べたイオ ンの流れ易さが,ど の様 に結晶中で実現 して いるか とい うことである。第 皿章では,単 結晶 の作成 および成型等の測定用試料 を得 る手順,熱 処理.エ ッチングについて述べた。結晶は単体 を合成 しつつブ リッジマ ン法で作成 した。へ き開面 が比較的明瞭 に現われ てい る結晶 を,交 流測定用 として使用 した。第 蚕章では,交 流電気伝導度の測定法 について述べた。交流の特性 を最大限生 か した実験 を行な うために,ミ ニ コンによる制御 によって,印 加電圧 の変化に伴 う時々刻 々の電気伝導度 σを求 めることにした。その際に観測 され た電流波形 も,レ コーダーのチャー トに記録 した。電極 としてイ ンジウムあ るいはアクァダックを使用 した。簡単のため と,広 い抵抗値変化 に対処す るため σの測定は,2端 子法 によった。電極につ いて も,十 分 な検討 を行 なったが,2端 子法によって,イ オ ンのふ るまいを考 察す るの に,十 分なデータを得 た。第IV章 では,実 験結果 を詳細 に述 べた。印加 交流電圧 が高い と電気伝導度 σの温度依存性 はアレニウス型で,従 来 の直流 による測定 とよ く一致 した。また,157K相 転移点近傍では,σは測定 した試料によって異なったふ るまいを示 した。 なか には,ヒ ステ リシス を示 す試 料 もあった。これ らは,組 成 のちがい による結晶の内部構造 の微妙 な相異 を反映 している もの と考える。 σの周波数依存性は高 い周波数 ほ ど伝導度 は大 きいが,一 般 に300Hz以 上 では,周 波数依存性 がほとん どな くな るとい う結果 を得 た。低 い周波数,特 に,0.OlHz付 近 では,電 圧のある値以上で,イ オン電流 の急 激なサプ レスが観測 され た。また,印 加電圧 には,logσ が1/Vに 比例す る通 常では見 られ ない σの依 存性 が見 い出 された。これ は電圧 の印加が温度の上昇 を もた らすこ とを意味す る。また,周 波数,電 圧,温 度の変化に対す る時々刻 々の電流 レスポ ンスは多様 な変化 を示 した。これ らの レスポ ンスの考察は,Ag3SI結 晶 中のイオ ンのふ るまいに関 して重要な知見 を与 えた。―174一修士論文アブ ス トラク ト第V章 では,σ の周波数 温度,電 圧依存性お よび多様 な電流波形 を統一的 に考察 し,Ag3SI結 晶は,domainお よびconductionpathと い う二 つの構造か ら成 り立 っていることを明らかに した。Ph皿psは,Ag2SやAgIが,化 学量論的な組成 をもつ ときのみ,相 転移点近傍において過剰比熱が見い出 され るこ との説明 として,domainとmatrixを導入 した。我々は,こ の熱的性質か ら推定 されたdomainとmatrixに 対 して,そ れぞれの電気的性質 を具体的に与 えるこ とが出来た。主 に,イ オ ン伝導 は平均構造的なconductionpath(=matrix)を 通じて行 なわれ る。domainは 強誘電体的な性質 を持 ち,「 電気熱量効果」によ り生 じた温度の上昇 をconductionpathに 伝え,イ オンの流れ易 さを促進する。また,domainは 過大な外部電場 に対 して,い わば 「電 歪」効果 による体積膨張 によってconductionpathを せばめて,異常なイオン電流 の生 じるの を防 ぐ。さらに,domain中 のイオンの変位 は小 さ く,結 晶構 造の安定性 に大 きく寄与 してい る。またdomainとconductionpathは,温度 が決 まるとその量的関係は決 まるので あるが,外 部電場 によ り両者の平衡 を くず してや ると,イ オン電流が流 れ る際に,平 衡状態に戻 ろ うとす る両者間のイオンのや りとりが観測 され る。両者間のこの ような巧妙なバ ランスが,超 イオ ン伝導体 における伝導 のメカニズムの本質 と考 え られ る。・千葉大学理学部物理学科1.強 い異方性 をもった磁性系 にお けるス ピンのゼ ロ磁場緩 和の理論江2.StudiesonX-rayDiffractionExperimentatLowTemperature紀3.超 高真空蒸着装置の製作山4.2次 元 ラ ンダ ム系K2CuαMni一 αF4の ス ピンダ イナ ミク ス徳5.パ ルス法NMR装 置 の製作西渡 正 容次 郎中 一 典山 孝洋 一一175一

Ag3SI単結晶におけるAgイオンの伝導機構について(茨城大学理学部研究科物理学専攻,修士論文アブストラクト(1980年度))

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