熊本大學細川伸也教授領導的研究小組,結合傳統方法和新技術,在世界上首次確定了普通衍射實驗或電子顯微鏡無法獲得的雜質元素的原子位置。

在許多材料中,微量異種元素的添加往往會發揮其性能,了解添加元素對原子結構的影響對於提高性能非常重要。

在本研究中,我們確定了含有錳 (Mn) 作為雜質的碲化鉍 (Bi2Te3) 的 Mn 摻雜位點(位置)。這種材料是“拓撲絕緣體”之一,作為新型節能、高速計算機材料而備受關注,內部是絕緣體,不導電,但表面電阻幾乎為零。

這次,為了準確獲得雜質周圍的原子排列,我們將傳統的X射線吸收精細結構光譜(XAFS)與新的X射線熒光全息術(XFH)方法相結合。此外,通過採用一種稱為“稀疏建模”的新分析方法代替傳統的數學方法(傅里葉變換),我們能夠非常清晰地再現碲化鉍中雜質Mn的原子圖像。

通過應用該技術,我們可以明確由添加元素控制性能的半導體材料和磁性材料的功能,有望為新材料的開發提供新的指導。

此外,該成果是與廣島市立大學、名古屋工業大學、廣島工業大學、富山大學、山形大學等多個研究機構共同研究的成果。中小型大學的研究人員從提出研究主題到製備樣本、進行實驗、分析數據等各個方面都相互合作,在社會貢獻方面也具有重要意義。

論文信息:[物理評論B]通過X射線熒光全息術和X射線吸收精細結構研究Mn摻雜Bi2Te3拓撲絕緣體中的雜質位置和晶格畸變

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