바카라 필승법질 상 변경 기록 재료의 국부 구조를 모델링하기위한 기술 개발

국가 연구 및 개발 연구소 선진 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (이하 AIST ") AEST-TOHOKU University Mathematical Material Modeling Open Innovation Laborator (Matham-Oil) [Lab Director Tsuyoshi] Hirata Akiko Chiece is Procestor IS와 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 IS와 함께 고급 재료 과학 연구소 (AIMR) 및 국립 대학교 공사 인 Tohoku University의 IMR (Institute of Metal Materials Research)바카라 필승법질 물질및 Amorphous의 로컬 구조를 모델링하는 기술을 개발했습니다위상 변경 기록 자료의 로컬 구조 특성화되었습니다

최근 몇 년 동안, 광 디스크의 성능을 더욱 향상시키기 위해, 높은 정확도로 녹음 층에 사용되는 바카라 필승법질 위상 변화 기록 재료의 구조를 분석하는 방법에 대한 요구가 있었다 이번에 개발 된 방법은 다음과 같습니다Reverse Monte Carlo Method전통적으로 X- 선 회절 등으로 사용됩니다평균 구조 정보에 대한 바카라 필승법질 모델링 방법 초박형 전자 빔의 회절을 측정하려면앙스트롬 빔 전자 회절 방법에 적용됩니다 로컬 구조는 전통적인 리버스 몬테 카를로 방법보다 직접 모델링 될 수 있습니다 이 기술을 사용하여 위상 변화 기록 재료의 바카라 필승법질 구조의 국소 구조를 분석했을 때, 그것은 결정 구조에 가깝지만 극도로 긴장된 것으로 밝혀졌습니다 이번에 개발 된 방법은 다양한 바카라 필승법질 물질의 구조와 기능의 설명을 발전시킬 것으로 예상된다

이 결과의 세부 사항은 미국 물리학 학회지에서 이용할 수 있습니다물리 검토 편지에서 발표됩니다

바카라 필승법질 GE2SB2TE5

ge₂SB₂TE₅와 같은 위상 변경 기록 자료 (GE : GENEGENIUM, SB : Antimony, TE : Tellurium)는 광 디스크의 기록 층으로 널리 사용됩니다 기록 계층에 대한 정보를 기록 할 때, 레이저는 결정 층의 레코딩 층의 일부에 적용되어 조사 된 영역을 바카라 필승법질로 바꾸고, 정보를 지우는 경우, 녹음 시간보다 약한 레이저는 바카라 필승법질을 결정화하기 위해 적용됩니다 바카라 필승법질 및 결정의 반사율은 상당히 다르기 때문에 기록 된 정보를 읽을 수 있습니다

현재 위상 변경 기록 자료의 기록 및 지우기 속도를 높이면 많은 양의 데이터를 빠르게 기록하고 지우는 것이 가능하며 기록 메커니즘을 명확히해야합니다 또한, 바카라 필승법질과 결정 사이의 반사의 차이를 이해하기 위해 각각의 구조와 전자 상태를 탐구하기위한 연구가 수행되고있다 이전의 연구는 바카라 필승법질의 국소 구조의 변형이 전자 상태와 광학 특성의 변화에 ​​영향을 미치며, 실험적으로 국소 구조를 명확히해야한다고 제안했다 그러나, 바카라 필승법질의 구조는 바카라 필승법질이기 때문에, 국소 구조의 세부 사항을 정확하게 명확히하기가 어렵다 따라서, 매우 정확한 바카라 필승법질 구조 분석 기술이 필요했습니다

AIST는 Tohoku University AIMR에 설치된 Matham-Oil의 재료 과학에 수학적 방법을 적용하는 작업을 수행하고 있으며, 이에 따라 바카라 필승법규 재료의 국소 구조를 명확하게하는 방법을 개발하고 있습니다 이번에는 Tohoku University AIMR이 개발 한 초 미세한 전자 빔을 사용하여 Angstrom 빔 전자 회절 방법을 특수화 한 구조 모델링 방법 인 Local Reverse Monte Carlo 방법을 개발했습니다

기존의 역방향 Monte Carlo 방법은 전체 샘플에서 얻은 X- 선 회절 패턴을 재현 할 수 있도록 수천에서 수만 개의 원자를 포함하는 모델을 생성합니다 완전히 다른 특성을 가진 구조는 동일한 패턴을 재현 할 수 있기 때문에, 얻어진 구조 모델의 신뢰성이 문제가되었다 원자의 수가 더 작아서 회절 패턴을 재현 할 수있는 원자 배열의 수는 더 작아 지므로, 이번에 개발 된 방법은 매우 미세한 전자 빔을 사용하여 관측 영역을 좁히고 수십 개의 원자 수를 수십 개로 줄여서 이전보다 더 신뢰할 수있는 모델을 허용합니다 바카라 필승법질의 국소 회절에 기초한 구조의 모델링은 비교할 수 없으며 상 변화 기록 재료에 적용되었다

단계 변경 기록 자료, 기록 층으로 잘 알려진₂SB₂TE₅이번에 개발 된 로컬 리버스 몬테 카를로 방법을 사용하여 모델링되었습니다 첫째, 바카라 필승법질 GE₂SB₂TE₅박막스퍼터링 방법그리고 1 nm 미만의 미세한 지역에서스캐닝 변속기 전자 현미경를 사용하여 측정되었다 넓은 면적으로부터의 전자 회절 패턴은 분노가 흐려지지 만, 스팟-유사 회절 지점 (그림 1 (b) ~ (d)의 화살표로 표시된 밝은 점)은 위치 영역에서 얻은 패턴에서 볼 수 있으며, 대칭은 비교적 양호하다 이러한 회절 패턴은 암염 유형 구조 GE₂SB₂TE₅결정의 회절 패턴과 유사하지만 (그림 1 (a)), 왜곡과 외부에는 거의 스팟이 없으며 (높은 산란 각도), 바카라 필승법질 구조는 이러한 특성을 재현하도록 모델링되었습니다

그림 1 (a) 암 염-타입 구조 및 전형적인 전자 회절 패턴 ([001], [011], [111] 방향 (미러 인덱스) 전자 빔이 출시 될 때의 패턴) (b) ~ (d) 바카라 필승법질 상 변화 기록 재료로부터 얻은 암염 유형 구조와 유사한 회절 패턴

그림 2는 로컬 리버스 몬테 카를로 방법과 그로부터 얻은 로컬 구조 모델의 개략도를 보여줍니다 먼저, 수십 개의 원자로 구성된 암염 유형의 결정 구조는 가상 구체에서 초기 구조로 배치되고, 원자는 한 번에 무작위로 선택되고 무작위로 움직입니다 이 경우, 구체를 떠나는 원자의 움직임은 관찰되지 않으며, 원자의 움직임이 채택되어 다른 움직임으로 인해 전자 회절 패턴이 실험에서 얻은 패턴에 더 가깝게 만듭니다 구조 모델의 전자 회절 패턴이 실험에서 얻은 패턴과 거의 동일 할 때까지 원자의 움직임을 반복함으로써 최종 구조 모델을 얻었다 결과 모델은 암염 모양의 구조와 유사한 모양을 유지하지만 구조는 극도로 변형되었습니다 초기 암 염-타입 결정 구조는 변형이없는 입방 구조 (도 2B ')이며, 그 반점은 상응하는 회절 패턴에서 90 °의 각도로 정렬된다 (도 2B) 한편, 개발 된 방법을 사용하여 얻은 모델에서, 큐브는 극도로 변형되어 있으며 (그림 2 C '), 상응하는 회절 패턴의 지점 사이의 각도는 또한 90 °에서 벗어난다 (도 2C) 다시 말해,이 각도 편차는 구조의 왜곡으로 인해 발생한다는 것을 알 수 있습니다 외부 반점의 강도도 동시에 약화되며, 이는 또한 변형에 의해 야기됩니다 이들 결과로부터, 결정의 구조와 바카라 필승법형의 차이는 암 염-타입 구조의 변형량의 차이를 특징으로한다고 말할 수있다

암 염-타입 구조를 갖는 결정은 각 원자 주위에 팔면체 조정의 국소 구조를 가지지 만, 바카라 필승법질에서는 사면체 조정이 암염 형 결정에 포함되지 않은 주요 국소 구조이며, 구조의 차이로 인해 반사가 다른 이론이있다 다른 한편으로, 팔면체의 왜곡이 사면체를 고려하지 않고 반사의 차이를 설명 할 수 있다는 이론이 있었으며, 이것은 논쟁이었다 본 결과는 후자의 이론이 유효하다는 것을 직접 입증한다

그림 2 (a) 로컬 리버스 몬테 카를로 메소드의 개략도 (b) 초기 구조 (b ')에서 계산 된 전자 회절 패턴 (c) 로컬 리버스 Monte Carlo Method에 의해 얻은 구조 모델 (C ')으로부터 계산 된 회절 패턴 (d) 실험에서 측정 된 회절 패턴 (e) 구조 모델에서 변형 된 팔각형 (C ') 13164_13393

이번에 개발 된 바카라 필승법질 물질의 국소 구조를 모델링하는 방법은 바카라 필승법질 구조 인 한 임의의 재료에 적용될 수 있습니다 따라서, 바카라 필승법질 재료를 사용한 태양 전지 및 디스플레이의 성능 개선에 기여할 것으로 예상된다

앞으로, 우리는 바카라 필승법질 재료의 구조와 특성 사이의 상관 관계를 명확히하기 위해 리튬 이온 배터리의 전극 재료와 같은 다른 바카라 필승법질 재료에 개발 한 방법을 적용 할 것입니다

a Hirata, T Ichitsubo, P F Guan, T Fujita 및 M W Chen "바카라 필승법질 GE-SB-TE 상 변화 재료에서 국소 원자 구조의 왜곡"Phys Lett (프레스)

◆ 바카라 필승법질 물질

결정과 같은 광범위한 일반 원자 배열이없는 재료[참조로 돌아 가기]

◆ 위상 변경 기록 자료

결정 및 바카라 필승법질의 반사율이 크게 다르고 이들 사이의 위상 변화를 사용하여 정보를 기록하고 지우는 데 사용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Reverse Monte Carlo Method

바카라 필승법질 구조를 모델링하는 기술 중 하나 실험 데이터를 기반으로 한 유일한 모델링 방법이 될 수 있습니다 준비된 구조 모델에서 원자를 무작위로 이동시킴으로써 (수천에서 수만 개의 원자로) 하나씩, 구조적 모델로부터 계산 된 구조적 인자는 X- 선 회절 및 중성자 산란과 같은 전체 샘플로부터 측정 된 구조적 인자에 더 가깝게 나타납니다[참조로 돌아 가기]

◆ 평균 구조 정보

전체 재료로부터 산란하여 얻은 구조 정보 재료는 수많은 원자를 포함하고, 기존의 X- 선 회절에서 얻은 구조적 인자 및 중성자 산란은 많은 원자에 의해 생성 된 국소 구조에 대한 모든 정보를 포함한다 반면에, 이번에는 원자에서 가능한 한 적은 정보를 얻음으로써 국소 구조를 모델링했습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 앙스트롬 빔 전자 회절 기술

전자 ​​빔을 1 nm 미만의 직경으로 나누어 샘플의 위치 영역에서 전자 빔 회절 패턴을 측정하는 기술 일반적으로 나노 빔 전자 회절이라고 불리지만 바카라 필승법질의 국소 구조에서 정보를 얻을 때 앙스트롬 (01 nm) 수준으로 좁히는 것이 필수적이기 때문에이를 불러냅니다[참조로 돌아 가기]

◆ 스퍼터링 방법

박막 준비 방법 중 하나 아르곤은 표적 플레이트에 대해 영향을 받고, 회전 된 원자는 기판에 증착되어 박막을 형성한다[참조로 돌아 가기]

◆ 스캐닝 변속기 전자 현미경

전자 ​​빔은 투과 전자 현미경에 초점을 맞추고 전자 빔을 샘플 위로 스캔하고 탐지기로 이미지를 얻습니다 산란 각도에 의존하는 특징적인 이미지가 얻어진다 이번에는 회절 패턴을 스캐닝 기능을 사용하여 지속적으로 획득 하였다[참조로 돌아 가기]

◆ 미러 색인

결정 내 방향 또는 표면을 설명하기위한 색인 암염 유형 구조와 같은 입방 (입방 결정)의 경우, 방향 [001], [110], [111]는 아래 화살표로 표시된 지시입니다[참조로 돌아 가기]