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タイトルの通りなんですがどなたか分かりやすいご説明願います。何故熱処理すると結晶性がよくなるのでしょう。結晶方向が揃うってきくんですが意味が(どうなる&どうしてそうなるのか)よくわかりません。よろしくお願いします

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性処理」に関するQ&A: 妻が妊娠中の性処理

A 回答 (3件)

アニールしても、結晶全体の結晶性が向上するとは限りません。


熱エネルギーによって、固相の原子が動き、原子配列が整う可能性はありますが、同時に結晶欠陥(転位等)も動きます。
粒界は巨大な結晶欠陥です。
ここに粒界内部の欠陥が動くと、集まってきます(引力があるわけではなく、確率的にという意味です)。
巨大な欠陥の方が動きにくいのです。
もちろん粒界に欠陥が集中すればするほど、エッチングされやすくなります。
また、転位同士が合体することもあります。
この場合は転移が巨大になり、積層欠陥などに発達する可能性もあります。
熱処理では転位等はなくならないというのが一般的な理解ではないかと思います。
但し、合体すれば転位密度は低下するので、結晶性が部分的には向上する可能性があります。
合体すれば数が減りますが、その合体して巨大化した転移が用途に対して望ましいかどうかで熱処理が有効とされるかどうかが決まります。
つまり合体前は転位密度が高いですが、合体後は転位密度は下がります。
しかし、合体前は各転位は相対的に小さいですし、合体後は相対的に大きくなります。
どちらがより望ましいかは用途によるのではないかという意味です。
また、表面を少し溶融させ、再結晶化させると、運がよければ結晶品質が改善するかもしれません。
なお、点欠陥については、ある割合で存在する方が結晶のエネルギーが低下するため、アニールはほとんど効果がないと思います。
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この回答へのお礼

有難うございます。大変参考になりました!

お礼日時:2004/10/10 09:10

たとえばこんなのの向きをそろえたいとき


↓↑↑↓↑
反転するにはエネルギーがいるので自然には反転しにくい。
そこでいったん温度をあげ反転を起こりやすくして、温度を下げていくという感じ。
焼きなましとか言います。
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物質はエネルギー的に安定な構造を取ろうとします。


原子や分子が規則的に並んだ状態が安定です。

結晶構造の乱れは、きれいに結晶化した部分ときれいに結晶化した部分の境界上に主にあると考えられます。
この乱れた部分は不安定ですから、その他の部分の原子や分子より動きやすいです。したがって、結晶を加熱すると、その乱れた部分の原子や分子が、より安定な位置に移動していくわけです。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。なんとなくイメージできました。しかしより安定な位置に移動したらもとあった場所はどうなるのでしょうか。あと熱を加えて結晶構造がきれいになるのならばエッチングした時(熱処理した方が良く分かると思います。)に結晶粒界が良く見える(腐食されて)のは何故でしょう。もしよければまたお願いします。

お礼日時:2004/10/09 21:41

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Q熱アニーリングによる結晶化

被膜などを作製する場合、堆積させる基板の温度、
または作製された被膜を熱処理することで結晶化を得るというのはよく知られていると思います。
しかしその結晶化する理由として、「熱を与えることで被膜中の分子に熱エネルギーが与えられて
その結果結晶化する」くらいの知識しかありません。
熱を与えることによって結晶化が促進されて理由をもう少し詳しく知りたいので
どなたかご教授願いますm(__)m

Aベストアンサー

アニールや基板温度による結晶化のプロセスには2通り有ります。

1.安定相への移行の促進
 回答1でも述べられているように、本来、室温でエネルギー的に安定な平衡相への移行の促進。手法によっても違いますが、ほとんどの気相法による薄膜作製では、物質は高温状態(蒸気状)から急速に低温(室温)まで急冷(クウェンチ)されます。そのために、本来は室温では不安定なはずの構造(例えばアモルファス構造)のまま凍結されてしまいます。この薄膜に熱を加えることで原子が動きやすくなり、準安定状態に留まっている原子が、その束縛を離れて、もっとエネルギーの低い安定状態の配置へと再配列を行えるわけです。
 基板温度を上げる場合には、上述のクウェンチ速度がゆるめられて、基板到達後の原子がしばらく動き回れるエネルギーを持つので、安定状態の結晶構造を形成しやすくなります。
 回答2の説明に有る、微結晶や表面で融点が低下するのは事実ですが、結晶化のためのアニールには融解までさせる必要は有りません。

2.高温相のクウェンチ
 これは、上の場合とは逆で、室温付近では別の構造が安定な物質に対して、基板温度を上げたり高温アニールして一度高温で安定な結晶構造を形成させた後、室温にクウェンチすることで高温相の結晶構造を保持するケースです。

アニールや基板温度による結晶化のプロセスには2通り有ります。

1.安定相への移行の促進
 回答1でも述べられているように、本来、室温でエネルギー的に安定な平衡相への移行の促進。手法によっても違いますが、ほとんどの気相法による薄膜作製では、物質は高温状態(蒸気状)から急速に低温(室温)まで急冷(クウェンチ)されます。そのために、本来は室温では不安定なはずの構造(例えばアモルファス構造)のまま凍結されてしまいます。この薄膜に熱を加えることで原子が動きやすくなり、準安定状態に...続きを読む

QX線回折(XRD)分析の半値幅について

現在粉末用のXRD装置を使用しているのですが、半値幅に含まれる情報に関して教えてください!
参考書などを呼んでいると、結晶性のピークに着目した場合、ピークの半値幅が大きくなるほど結晶子サイズは小さいことを意味すると書いてあり、これはなんとなくわかりました。
しかし、非結晶性のものを測定すると一般的にはブロードピークとなるものが多いかと思うのですが、相互関係がわかりません・・・。非結晶性のものは結晶子サイズが小さいということではないですよね?

段々結晶子サイズが小さくなっていった時に、少しづつピークはブロードに近づくとは思うのですが、
・結晶子サイズが小さくなっている
というのと、
・非結晶性のものである
というものの区別はどうやって判断したらよいのですか?ある程度は半値幅を超えたら非結晶性のものとかいう基準があるのでしょうか?

Aベストアンサー

半値幅から微結晶サイズを求めるシェラーの式は、固体中にある
微結晶のサイズを求めるための式です。適用できる微結晶サイズは
nmオーダから0.1μmまでの範囲です。この点に注意してください。

さて微結晶サイズが小さくなると半値幅はサイズに反比例して拡がり、
ピークはだんだん鈍くなります。さらに小さくなるとブロードで
ガラス等による散乱パターンに似たものになることも有ります。

ピークの拡がりは、1)結晶が十分な大きさで無いこと、2)結晶に
欠陥があるか、または空間的な規則性が低いか、3)装置による制約
から来ます。
原因3)は基準物質を使い補正計算をしてある程度除去することが
できます。
原因1)の影響を考慮したのがシェラーの式ですが、常に原因2)の寄与
も含まれています。
原因2)は小さくても結晶で有れば散乱強度を決める構造因子は定まります。
ここで構造因子に欠陥や小さくなることで発生した構造の乱れを組込めば
非晶性の広がったハローを再現できるかも知れません。
しかし、非晶性物質では構造の乱れは大きすぎ、結晶学的な構造因子は
もう決められません。
その代わりに、原子の相互配置を確率的に表した動径分布関数が散乱強度
の計算に導入されます。
一つの物質からの散乱強度の計算に、ここまでは構造因子方式、ここからは
動径分布関数方式という使い分けはされていません。

したがって、結晶子サイズが小さくなっているというのと、非結晶性の
ものであるということの明確な境界は無いように見えます。
当然、ある半値幅を超えたら非結晶性のものとかいう基準は有りません。

溶融体を急冷して結晶化させようとした場合、できたモノを欠陥だらけの
極微細結晶からなるとするか、非晶質になったと解釈するかは半値幅だけ
からはできないと思います。

半値幅から微結晶サイズを求めるシェラーの式は、固体中にある
微結晶のサイズを求めるための式です。適用できる微結晶サイズは
nmオーダから0.1μmまでの範囲です。この点に注意してください。

さて微結晶サイズが小さくなると半値幅はサイズに反比例して拡がり、
ピークはだんだん鈍くなります。さらに小さくなるとブロードで
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QX線のKαって何を意味するのでしょう?

タイトルのまんまですが、XRD、XPSなどで使われる特性X線のCu-Kα線、Mg-Kα線のKαってなにを意味するものなのでしょうか?
ちょっと気になった程度のことなので、ご覧のとおり困り度は1ですが、回答もきっとそんなに長くならないんじゃないかと思うのでだれか暇な人教えて下さい。

Aベストアンサー

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻やM殻の電子は安定した状態を保とうと、K殻へ落ち込みます。このとき(K殻のエネルギー)-(L殻のエネルギー)に相当するエネルギーがあまるので、これがX線となりこのエネルギーをもつX線が発生します。

そこで、potemkineさんの質問にあるとおり、Kαとかの命名法ですが、Kに相当するものは電子が衝突して飛び出した殻を示し、αは飛び出した殻に対していくつ外側の殻から電子が飛び出したのかを示すもので、1つ上からならα、2つ上ならβ。3つ上ならγといったようにあらわします。
例えば、K殻の電子が飛び出し、そこをM殻が埋めた場合(2つ上の準位)はKβ、L殻の電子が飛び出しそこをM殻が埋めた場合はLα
ちなみに下からK殻、L殻、M殻、N殻の順番です。

エネルギーや半値幅(エネルギーの広がり)の面から一般に用いられてるX線は、AlKα、CuKα、MgKαなどです。

ちょっとうろ覚えなんですが。。。

X線は、フィラメント(主にタングステン(W)が用いられている)から電子を取り出し(加熱で)、それをX線を発生するターゲット(アルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)や銅(Cu))などに電子を衝突させて発生させます。
ターゲットとなる材料の電子軌道はそのエネルギ-準位がとびとびでかつ元素によって特有の値を持ちます。電子衝突によって飛び出した電子が仮にK殻の電子であったとします。K殻は他の殻(LやM)に比べて低いエネルギーにあるので、L殻や...続きを読む

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Q半値幅の測り方

半値幅の測り方は知っているのですが、少しわからないところがありますので、教えていただきたいです!!
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で、横軸が角度2θ、縦軸がピークの高さです。ピークの高さはそのままの値を取り出せばよいのですが、半値幅の単位って何でしょうか??半値幅をはかりやすいようにグラフを大きくして測ったりすると、半値幅をものさしなどで測ると半値幅の長さ変わってきてしまいます。
この半値幅の単位というのは、角度なんでしょうか??

質問の仕方が下手ですいませんがよろしくお願いします。。。

Aベストアンサー

半値幅であれ10分の1幅であれ、何であれ、分布の広がりの幅。分布の広がりをいうとき、それは重さだったり長さだったり、千差万別だけどそれを知らずにデータ整理なんてできませんよね。ヒストグラムを描くとき、横軸にふる値でその単位は決まるでしょ?
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だから、あなたのグラフの横軸は角度でなくてはなりません。
エクセルにグラフを描かせるとき、縦軸の値だけしか入れてないのではないですか?そしたら横軸は単にデータの番号になります。ちゃんと横軸の値も入れてグラフを描かせればすむ話かと思いますが。

QAl2O3の結晶構造

Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面
を知りたいです。また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、
”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは
違うのでしょうか?
教えてください。お願いします。

Aベストアンサー

>Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面を知りたいです。
 この場に図を書く事はできませんので,MiJun さんもご指摘の様に,「X線構造解析」に関する成書や「無機化学」の教科書を御覧いただいた方が分かりやすいと思います。

>また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは違うのでしょうか?
 これらは,Al2O3 の結晶構造が異なるものに対する名称です。

α-Al2O3:酸化物イオンは六方最密パッキングに配列し,アルミニウムイオンはそれらの配列の八面体型の隙間に対照的に分布している。高温で安定。低温でも無限に準安定。天然には鉱物の鋼玉(corundum)として産出。

β-Al2O3:これは Al2O3 ではなく,Na2O瑪H2O である。

γ-Al2O3:欠陥スピネル構造(スピネル構造から陽イオンの一つがなくなった構造)とみなされる。

他の金属イオンの痕跡量を含む酸化アルミニウム:ルビ-(Cr3+),青色サファイア(Fe2+, Fe3+, Ti4+),スピネル(MgAl2O4),クリソベリル(BeAl2O4)など。

>Al2O3(サファイア)の結晶構造、(0001)面、(1-102)面を知りたいです。
 この場に図を書く事はできませんので,MiJun さんもご指摘の様に,「X線構造解析」に関する成書や「無機化学」の教科書を御覧いただいた方が分かりやすいと思います。

>また、αーAl2O3と前に”α”がついていたり、”アルミナ”と名前が違うのがありますが、これはサファイアとは違うのでしょうか?
 これらは,Al2O3 の結晶構造が異なるものに対する名称です。

α-Al2O3:酸化物イオンは六方最密パッキングに配列し,...続きを読む

QXRDの単位について

実験でXRDを使用しておりますが、縦軸の「intensity」の意味がよくわかりません。どのような原理でintensityを出しているのでしょうか?合わせて、その単位である「count」「cps」についてもその意味を教えていただきたいと思います。どなたか回答をお願いいたします。

Aベストアンサー

intensityは回折されたX線の強度ですが、ここでは光子を計数管で数えているようなので、X線光子数と考えてよいでしょう。
一般に、スペクトルの縦軸は観測される光やイオンなどの強度や数に対応します。
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Q熱活性化エネルギーって何ですか?(半導体)

熱活性化エネルギーって何ですか?
バンドでいうとどことどこの順位の間のエネルギーを表しているのですか?だれか教えてください。調べたけど、結局何を表しているのか分かりませんでした。

Aベストアンサー

真性半導体なら禁制帯幅に相当するということでしょう.
不純物半導体なら,n型なら平均的なドナーレベルと伝導体の底の差にあたるということになりますかね.p型なら価電子帯の頂と平均的なアクセプターレベルか.

基本的に伝導度 σ は σ=neμ で表わされます.
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半導体の場合,n が n=n0×exp(-E/RT) の形で変化し,これが伝導の温度依存性の大半を支配します.その結果,伝導の活性化エネルギーは概ねキャリア密度の温度変化を示す Boltzmann 因子のなかの活性化エネルギーに相当します.あとはこの E が半導体のどういう事象と結びつけられるかという問題ですね.

Qホッピング伝導とはどんなものですか?

電界をかけてその電荷が移動する「電気伝導特性」には物質ごとに色々とあると思います。金属中や半導体中の電気伝導特性は大学の固体物理等でなじみが深いのですが、ホッピング伝導とは具体的にどんなものをさすのかちょっとわからないので教えてください。

分かっているのは「連続ではない状態を電荷がホッピングしながら伝導していく」といった事くらいで、もっとちゃんと知りたいと思っています。特に

・ホッピング伝導のメカニズムは何か。
・そのメカニズムからホッピング伝導を数式化するとどうなるか。
・ホッピング伝導と言われる物質は具体的にどんなものがあるのか。
・この物質はホッピング伝導である。と言い切るには実験的にどのような電気伝導特性を示せばいいのか。

以上四点を知りたいと思っているのですが、ホームページ検索では表層しか分かりませんし、手元の書籍にはヒントは見当たりませんでした。

もしも良い書籍、およびホームページをご存知でしたら教えていただけるだけでも嬉しいのでよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

私が知っていることと,お知りになりたいことがどの程度マッチしているのか自信がないのですが,
私の知っている範囲(半導体関連)でアドバイスしたいと思います。
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電流をになうもの(キャリア=電子and/orホール)が,キャリアの捕獲準位を伝わりながら,
流れているのをホッピング伝導といっており,これをPoole-Frenkel(PF)伝導と言ったりもします。
キャリアの励起は,電界,熱で行います。
私の関わる分野で,たぶん一番有名な材料は窒化シリコン膜です。
定式化してあったのは,確か電気学会で出している「誘電体現象論」です。
半導体物理の本(SzeのPhysics of Semiconductor Devicesなど)にも出ていると思います。
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PF型の伝導か否かは,測定した電流-電圧特性をPFプロットし,そのグラフの勾配が
所定の値になっているかどうかで判別できたと思います。
今,手元に本がないので正確なことが記述できません。本を見ていただくのが一番と思います。
または,WEB検索で「プール フレンケル」,「Poole Frenkel」と入力すれば,
関連のWEBサイトが見つかると思います。

以上

私が知っていることと,お知りになりたいことがどの程度マッチしているのか自信がないのですが,
私の知っている範囲(半導体関連)でアドバイスしたいと思います。
---------------
電流をになうもの(キャリア=電子and/orホール)が,キャリアの捕獲準位を伝わりながら,
流れているのをホッピング伝導といっており,これをPoole-Frenkel(PF)伝導と言ったりもします。
キャリアの励起は,電界,熱で行います。
私の関わる分野で,たぶん一番有名な材料は窒化シリコン膜です。
定式化して...続きを読む

Q単位変換

電圧の単位であるボルト(V)をエネルギー単位であるエレクトロンボルト(eV)にしたいのです。どうしたらいいでしょうか??教えて下さい。お願いします。

Aベストアンサー

 「理化学辞典 第5版」(岩波)によると,eV(電子ボルト)とは,『電気素量 e の電荷をもつ粒子が真空中で電位差1V の2点間で加速されるときに得るエネルギー』とあります。

 例えば,電気素量 e の電荷をもつ粒子であれば,1 V で 1 eV に対応しますが,電気素量 2e を持つ粒子であれば,1 V で 2 eV になります。

 つまり,電位差(V)が決っただけではエネルギ-は決りませんので,他に条件が無い限りは,ご質問の様な V を eV に変換する事はできないと思います。

 いかがでしょうか。


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