...

エレクトライド[Ca24Al28O64]4+(e-)4 の電子状態の解明 - SPring-8

by user

on
Category: Documents
11

views

Report

Comments

Transcript

エレクトライド[Ca24Al28O64]4+(e-)4 の電子状態の解明 - SPring-8
BL29XU 2006A1575 �����
課題番号 : 2006A1575
利用 BL : BL29XU
�������[Ca24Al28O64]4+(e-)4 ��������
��������·������ ���� 3 �� ����
1. ��������
1.1. �������
���������������������������� 1 �����
�����������������������������������
����1983 ������������� J. Dye �������������
�������(1, 2)���������������������- 40 �C ��
�����������������������������������
�����������������������������
1.2. 12CaO�7Al2O3 ��������������������
12CaO � 7Al2O3 � C12A7 � �
Ca
O2O
CaO-Al2O3 ����������
���������������
Al
����������������
�������� 2 �������
�Ca24Al28O66����� 0.4 nm �
������ 12 ��������
������� 3 �������
�����”[Ca24Al28O64]4+”���
����������������
������(O2-)2 ��� 1 ���
���������������
��(3)������������
1.199 nm
����������������
������e-���������
� 1 C12A7 �����
���(4)������������
��������� C12A7 �”[Ca24Al28O64]4+(e-)4”�������������
�����������C12A7 ���������� C12A7:e-�������
400 �C ��������������������������
C12A7:e-������������������������������
������������������(4, 5)���������������
�����Valence Band; VB����������Valence Band; VB����
������Framework Conduction Band; FCB��������������
1 -
- 144
BL29XU 2006A1575 �����
� � � � � � � � � � Cage
Conduction Band ; CCB���
� � � � � � � � � � ~1021
cm-3 �����������
�EF���� CCB �����
�������������
�����������(6, 7)�
CCB
VB
EF
FCB
S state (x10)
P state
Energy
� 2 ����������
� 2 ����� C12A7 �������
C12A7:e-�����������
��� CCB �������������������UPS���������
�������� C12A7:e-���������������(8)�������
��������������������
(A)
���� 3 ��������������
�������������������
����� VB ������������
�������������������
EF
����
�
CCB �����������C12A7:e(B)
������������������
������VB ������ C12A7:e������������������
������CCB ����������
������������� X ����
���HAXPES�� SPring-8 � BL47XU
�� BL29XU ������HAXPES ��
(C)
�����������������
CCB ���; CCB �������� s
�������������������
UPS � HAXPES ���s ��� p ���
������������HAXPES �� s
�����������������
15
10
5
0
VB ���; ������������
Binding energy (eV)
��UPS ��������������
������������������
� 3 C12A7:e-� UPS(h� = 40.8 eV)
�������������������
�����
UPS ��������� 1 nm ����
2
- 145 -
BL29XU 2006A1575 �����
����HAXPES � 20 nm ������������������������
2. ��
� ������� 1x1019 cm-3 ��� A�, <1x1021 cm-3 ��� B�, ~2x1021 cm-3
��� C��������>2x1021 cm-3 �4 ���������������
������������ D�� C12A7:e-�����7935.2 eV(BL47XU)�7936.0
eV(BL29XU)�� X ����� HAXPES
(A)
x10
��� EF ���VB������� Ca2s,
Al2s, O1s ������������ EF
EF
����������� 4f �������
�����
3. ������
3.1. EF ��� HAXPES �����
(B)
x10
� 4 ���(A)�(B)�(C)��(D)� VB
���EF ��� HAXPES �������
������ EF �������� VB �
������������������
(C)��(D)���� CCB �������
�������������������
(C)
x10
�� VB ���� 5.5 eV ��������
�� EF ���������������
������������������
�������������� C12A7:e���������������FCB �
EF ��� 2 eV ������������
(D)
������������ VB � FCB �
x10
������������������
�������(D)�������� CCB
������ 1eV ����������
�������������������
�����������������(C)
15
10
5
0
������� VB ����������
������������������
Binding energy (eV)
�����
� 4 C12A7:e-� HAXPES �����
(EF ��(x10)�� VB)
3
- 146 -
BL29XU 2006A1575 �����
3.2. VB � HAXPES �����
� 2 ���� C12A7:e-�������� s ������� 4 � HAXPES �
���������������s �������������������
HAXPES ���������������(C)�(D)�����������CCB
������������������������EF �����������
���VB ���������������������������� 3 ��
�� UPS ������������HAXPES ���������� 20 nm �
�����UPS � 1 nm ��������������C12A7:e-��� 1 nm �
��������������������������� 2 � C12A7:e-��
������ p ���������(A)�(B)�� VB ������������
����������������������(A) > (B)����
3.3 ����� HAXPES �����
� 5 � HAXPES �����(A)�(B)��(C)���������������
�����������������������������������
�����������������������������������
�����������������������������������
�����������������������������������
�����������������������������������
Ca 2s
(A)
20 K
(A)
Al 2s
(A)
300 K
(B)
(B)
(B)
(C)
(C)
(C)
450
445
O 1s
440
435 130
125
120
115
540
535
Binding energy (eV)
� 5 C12A7:e-� HAXPES �����(���� Ca 2s, Al 2s, O 1s)
���� 20 K ~ 300 K
4
- 147 -
530
BL29XU 2006A1575 �����
�����������������������������������
����� X �����������������������������
� X ��������������������������C12A7:e-���
��������������
4. ���
���������� C12A7:e-� HAXPES ���������������
� CCB ��������������CCB ������������� 1 eV
�����������������������������������
�������������������������������� UPS �
�����������HAXPES ��������������������
�������������VB ���� UPS �������� C12A7:e-���
1 nm ���������������������������������
���������������
�����(C)� CCB ������������������������
�����������������������������������
�������������������������������
References
(1) J. L. Dye, Inorg. Chem. 36, 3816 (1997)
(2) J. L. Dye, Science 301, 607 (2003)
(3) R.J. Mangabhai, F. Glasser (Eds.), Calcium Alminate Cements, Proceedings
of a Conference Held at Heriot-Watt University, Scotland, Institute of Materials,
London, July 16-19,2001
(4) S. Matsuisi, Y. Toda, M. Miyakawa, K. Hayashi, T. Kamiya, M. Hirano, I.
Tanaka, H. Hosono, Science 301, 626 (2003)
(5) S. W. Kim et al. Nanoletters, submitted.
(6) P. V. Sushko, A. L. Shluger, K. Hayashi, M. Hirano, H. Hosono, Phys. Rev.
Lett. 91, 126401 (2003)
(7) P. V. Sushko, A. L. Shluger, K. Hayashi, M. Hirano, H. Hosono, J. Am. Chem.
Soc. To be published.
(8) Y. Toda, S. Matsuishi, K. Hayashi, K. Ueda, T. Kamiya, M. Hirano and H.
Hosono, Adv. Mater. 16 685-689 (2004)
5
- 148 -
Fly UP