XRDのピークに(002)とか(004)とかたくさんのピークがありますよね。
それから格子定数を求めようと思っています。
2dsinθ=nλの式に当てはめますよね。
その時に(002)ピークから格子定数をもとめる場合と、(004)からピークを求める場合はnの値をそれぞれ2と4にすればいいんでしょうか?
あまり結晶構造のことは詳しくないので、誰か助けてください。

それとBi超伝導の2212相というのがありますよね?
たとえば(001)というピークがあれば、そこからすぐにcが求まりますよね。
でここで疑問に思ったのですが、Bi2212のXRDは、(00偶数)ピークしか出なかったと思います。なぜ偶数しか出ないのでしょうか?

A 回答 (1件)

2dsinθ=nλと書いた場合のdは、面間隔であって格子定数ではありません、おそらく。


上の式は、面間隔がdの反射面(h k l)によるn次のブラッグ反射と読みます。
または、
2(d/n)sinθ=λ
と書き換え、面間隔が(d/n)の反射面(nh nk nl)による1次のブラッグ反射と読みます。
格子定数とは、ブラベー格子を表記するために必要な値のことで、平行六面体の3つの辺の長さと、それらのなす3つの角からなります。ブラベー格子の対称性が上がるとこのパラメータの数は少なくなり、立方晶系の場合は、1つ辺の長さのみであらわします。
よって立方晶系の場合は、格子定数aと面間隔d'のhkl反射には
d'=a/√(h^2+k^2+l^2)
という関係があるので、
a=λ√(h^2+k^2+l^2)/(2sinθ)
となります。
128yenさんの場合、立方晶系の002反射であれば、h=0,k=0,l=2を代入ということになり、結果として、
「nの値をそれぞれ2と4にすればいい」ということになります。

Bi2212については、私はその晶系がわかりませんのでなんともいえませんが、幾何学的な条件が上記の式に結果的に合致するのであればいいのですかねぇ~(謎)


消滅則については、結晶構造の対称性が重要なポイントになります。Bi2212の結晶対称性が、00偶数反射のみ出すようなものなのでしょうか。消滅則とは、体心立方構造の場合は、h+k+l=奇数の時は反射出ないというアレです。各空間群の対称性は、International Tables for X-ray Crystallography の第一巻をに書いてありますので、参考までに。
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この回答へのお礼

とてもご丁寧にご回答をありがとうございました。
Bi系の超伝導は、斜方晶だったと思います。
これからは結晶構造のことを深く勉強しようと思っています。
また何度か質問することがあると思いますが、またご丁寧に回答していただけるようよろしくお願いします。

お礼日時:2001/04/26 12:46

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QFT-IR と XRD の違い

こんにちは。
いつもお世話になっています。

無知なので、変な事いっていたら指摘して下さい。
FT-IRとXRDの違いは何でしょう?
FT-IRは表面の構成物質の特定で、XRDは表面の組成の特定でいいのでしょうか?
Tiをアルカリ処理した物を両方で見たところ、XRDでは表面がTiとなっており(もしかしたら測定ミスかもしれませんが。)、FT-IRでは何かのピークがでてきました。たぶんOとかだと思うのですが。
この様に、XRDではでてこなかったものがFT-IRで出てくる事ってありますか?(表面の測定できる厚さとか?)それともただの私の測定の仕方が悪いのでしょうか。
わからず今パニックになってしまったので質問させて頂きました。

沢山質問書きましたが、わかる部分だけでもいいので、よければご教授お願いします。

Aベストアンサー

FT-IRの事は全く判らないので、XRDの部分だけ。

1、TiO2のピークが出ない理由。
X線回折は使用しているX線に透過性があるため、完全な表面分析ではなく、表面から少し潜ったところの分析と考えたほうがいいと思います。
このときX線が潜り込む深さは、X線の波長(菅球の種類)、サンプルの吸収率、θ/2θの角度によって変わってきます。
例えば単結晶Si基板上の酸化Si膜等は普通にXRD測定すると、酸化膜を透過してしまいほとんどピークが得られません、なので入射角を非常に低くして(0.1~数度)2θのみ動かして測定したりします。
粉末の場合も完全に内部まで酸化していれば(Al2O3等)酸化物としてピーク得られますが、粉末の粒(結晶粒)の表面が酸化していて、結晶粒内部は酸化していない場合、XRDでは表面を透過して内部のピークが強く出てしまいます。
この場合酸化物ピークは、本来の酸素の存在比に比べてかなり小さくなってしまいます。
実際私も、熱分析で酸化増量を測定した鉄粉末をXRDで測定して、酸化鉄のピークほとんど出なかった経験があります。

アモルファスでピークが出ない件。
XRDは結晶の格子間でX線が回折される事を利用した測定法です。
ですのでXRDでピークが得られるのは、結晶構造を持つ物質と言うことにになります(厳密には長周期構造とか人工格子とかありますが)。
通常の物質の場合、結晶構造を持つのは各種固体物質です、逆に結晶構造を持たないのは、液体以外には非結晶性金属(アモルファス)、結晶化してないガラスやプラスチックといったものです、これらはいわば液体が固体にならないまま固くなってしまっている状態とお考えください。
これらはXRDでは明確なピークは得られず、10°~30°付近になだらかなバックグランドの隆起(ハロー)として出てきます。
ちなみにプラスチック等は、このハローとピークの積分面積の比を計算することでどの位の割合で結晶化しているかが判ったりします。

今回は判り易くする為にかなり簡単に書いています、興味がわいたらご自分で調べてみてください。
線吸収係数、LPA補正、結晶化度測定、薄膜X線測定法等がキーワードです。

FT-IRの事は全く判らないので、XRDの部分だけ。

1、TiO2のピークが出ない理由。
X線回折は使用しているX線に透過性があるため、完全な表面分析ではなく、表面から少し潜ったところの分析と考えたほうがいいと思います。
このときX線が潜り込む深さは、X線の波長(菅球の種類)、サンプルの吸収率、θ/2θの角度によって変わってきます。
例えば単結晶Si基板上の酸化Si膜等は普通にXRD測定すると、酸化膜を透過してしまいほとんどピークが得られません、なので入射角を非常に低くして(0.1~数度)2θのみ動...続きを読む

Q格子定数・格子座標・ブラベー指数、何が違う?

質問の通りです。
それに、格子点とはどこに取ればよろしいのでしょうか?
全くわかりません。。。
面心立方の格子点は
(0、0、0) (1/2、1/2、0) (1/2、0、1/2) (0、1/2、1/2)で表されているのですが、
わかりません!

Aベストアンサー

1.空間格子
    結晶は、空間格子で表す。
    格子点: 空間格子の頂点(そこに原子が存在しない場合もある、2つ以上のこともある)
    結晶軸: 空間格子の稜線 
    結晶基: 格子点での原子(または分子、イオン)の配置
    結晶構造 = 空間格子+結晶基
2.格子方向
    結晶内での ある方向 を表す場合、その方法である
    結晶軸に対応する「単位格子ベクトル」を、a,b,c(左手系x、y、z軸に対応)とし、
       a = [1 0 0]
       b = [0 1 0]
       c = [0 0 1]
    と定義すると、「格子方向」は、[L M N] である。
    ただし、分数にならないよう 最小公倍数を掛け、L、M、N を整数にする。
    また、マイナスは、上に「-」をつけて表す。
3.格子面
    格子点を結ぶ面を表すのには、ミラー指数を用いる
    ミラー指数:
       考えている格子面が、単位格子ベクトルを切る長さの組を求める
       各々の逆数をとる (平行なら切る長さは∞ したがって0)
4.ブラベー格子
    結晶では、最大7種類の空間格子が考えられる。これをブラベー格子という
    立方格子   a=b=c     α=β=γ=90°     正方形が6面
    正方格子   a=b≠c    α=β=γ=90°     底面が正方形 側面が長方形
    斜方格子   a≠b≠c    α=β=γ=90°     すべて長方形
    六方格子   a=b≠c     α=β=90°γ=120°   側面が長方形 底面が120°の平行四辺形
    単斜格子   a≠b≠c    α=γ=90° ≠β    底面が長方形 縦が斜め
    3方格子   a=b=c      α=β=γ≠90°     ひし形
    3斜格子   a≠b≠c    α≠β≠γ≠90°    その他
  また、これら7種類の中には、「追加格子点」を持つものがある
  追加格子点の種類
     面心: 6面ごとの真ん中
     体心: 中心に1個
     底心: 上面と底面 に1個づつ
    (面心+体心というものはないーそれは、より小さい追加格子点なしのものに一致)
注: ブラベー格子は、仮想的なものであり、結晶構造=ブラベー格子+結晶基 である

それから、、、
格子に属する原子数とか、パッキング率については、僕のブログを見てね。
http://blogs.yahoo.co.jp/kafukanoochan/60981139.html

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    結晶は、空間格子で表す。
    格子点: 空間格子の頂点(そこに原子が存在しない場合もある、2つ以上のこともある)
    結晶軸: 空間格子の稜線 
    結晶基: 格子点での原子(または分子、イオン)の配置
    結晶構造 = 空間格子+結晶基
2.格子方向
    結晶内での ある方向 を表す場合、その方法である
    結晶軸に対応する「単位格子ベクトル」を、a,b,c(左手系x、y、z軸に対応)とし、
       a = [1 0 0]
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QXRDについて

XRDでは結晶格子型で固有のピークをデータベースの各化合物の標準試料(?)で分析したピークと照合するというのは分かったのですが、化合物によっては別の化合物と同じ結晶格子型になるものがあると思います。異なる化合物で同じ結晶格子型であった場合、化合物の区別はどうやってするのでしょうか?原子の大きさがピークに違いをもたらすのでしょうか?

もうひとつは、仮に原子1個単位で分布している試料をXRDで分析したら結晶格子がないため、結果はブロードになるのでしょうか?

合わせてお願いします。

Aベストアンサー

1.同じ結晶構造で異なる化合物の場合
 多くの場合には、同じ結晶構造でも異なる化合物では、格子の大きさが異なるためにピークの位置が異なり、区別が付きます。
 しかし、中にはその差が非常に小さく区別が付かない物も有ります。例えば、MgOとTiNなどは、ピークがブロードだと区別しにくいです。
 こういう場合には、出来るだけ結晶性の良い試料を用意して、XRDのピークをシャープにし、僅かなピーク位置の差を明瞭にするか。ピーク強度まで含めて精密なシミュレーション分析をして比較します。が、特別な試料でなければ、実際には蛍光X線分析などの元素分析法を併用して分析した方がはっきりします。

2.原子1個単位でのXRD
 XRDとはX線による干渉効果を使った分析法ですから、原理的に原子1個ではXRDは行えません。ブロードどころか、ピーク自体が現れません。実際には、原子の種類と結晶構造にもよりますが、通常の粉末X線回折装置では、10nm以上ぐらいの結晶サイズの粒子が、数mg以上は無いとピークは出てこないでしょう。
 結晶格子が小さいか、結晶の歪みが大きいと、ピークはブロードになります。

1.同じ結晶構造で異なる化合物の場合
 多くの場合には、同じ結晶構造でも異なる化合物では、格子の大きさが異なるためにピークの位置が異なり、区別が付きます。
 しかし、中にはその差が非常に小さく区別が付かない物も有ります。例えば、MgOとTiNなどは、ピークがブロードだと区別しにくいです。
 こういう場合には、出来るだけ結晶性の良い試料を用意して、XRDのピークをシャープにし、僅かなピーク位置の差を明瞭にするか。ピーク強度まで含めて精密なシミュレーション分析をして比較します。が、特別...続きを読む

Q超格子バッファ;格子定数差を緩和?

超格子バッファ層を用いたエピタキシャル成長について質問です。
添付写真or参考URL41ページ目の資料を見て頂きたいと思います。
URL;http://home.sato-gallery.com/education/kouza/heteroepitaxy.ppt

以下の点にヒントを頂けると助かります。
「格子不整合があっても・・・、・・・pseudomorphicに成長
する。」
このpseudomorphicに成長するというのは理解できます。歪層が成長するということだと思います。
しかしこれをそのまま理解すると、超格子の格子定数はいつも
基板材料の格子定数のままエピタキシャル成長し、
その次の「格子定数の異なる基板とエピタキシャル膜を格子整合させることが可能」
という話と矛盾しているように思えます…。
いつまでも基板の格子定数ですので、結局上の膜とは
格子整合しないのではないでしょうか。

超格子層を使うことで、下地の材料と上に成長する材料の格子定数差を
埋めるという訳ではないのでしょうか?
超格子を使うことで徐々に格子定数を変えるような…。(そもそもこんなことは可能なのでしょうか)

超格子バッファ技術についてご存知の方、何でも構いませんので
回答頂けないでしょうか。
宜しくお願いします。

超格子バッファ層を用いたエピタキシャル成長について質問です。
添付写真or参考URL41ページ目の資料を見て頂きたいと思います。
URL;http://home.sato-gallery.com/education/kouza/heteroepitaxy.ppt

以下の点にヒントを頂けると助かります。
「格子不整合があっても・・・、・・・pseudomorphicに成長
する。」
このpseudomorphicに成長するというのは理解できます。歪層が成長するということだと思います。
しかしこれをそのまま理解すると、超格子の格子定数はいつも
基板材料の格子定数のまま...続きを読む

Aベストアンサー

# 最近忙しくて回答を書く暇がなく、すみません。
私は専門家ではないので、もしかしたら間違いもあるかもしれません。

先ず最初の質問は超格子バッファでしたが、これは基板とエピ層との間の格子不整を緩和するためのものであることには異論がないものと思います。
何故こんなものを積むかといえば、もちろん基板に対して格子不整の大きいエピ層を積みたいからです。

ほとんどの結晶では10%を超える格子不整があれば、どんなに薄くても欠陥が生じると思いますが、仮に臨界膜厚以下であれば20%の不整合まではOKとしておきます。
基板Aに対して格子不整+20%の層Bを積みたいとき、それぞれ臨界膜厚以下の層a,bを複数組積み上げたものが超格子バッファです。

このとき、最下層のbは基板Aから20%相当の圧縮応力を受けますが、同時に基板Aも超格子層から20%の引っ張り応力を受けます。
同様に最上層のaもエピ層Bから20%相当の引っ張り応力を受けます。
基板Aおよびエピ層Bは充分厚く歪は無視できる程度として、薄いa,b層を歪ませるのが、超格子バッファだと私は理解しています。

仰るようにバッファ層内には歪が蓄積するので、半導体レーザのように
大電流を流す素子では、ライフは短いかもしれませんね。
なにしろ、室温でさえ格子は300Kの熱エネルギーで揺さぶられていますから、更に電流の影響で格子を飛び出す原子も多そうです。

「strain compensation laser」は、ちょっと違います。
2つの考えがあって、1つ目はレーザの活性層を「歪超格子」とし、(No.4に書いたように)バルクや単なる量子井戸とは異なる量子状態を作り出すことにより、従来とは異なる特性のレーザを作ろうというものです。
活性層自身が基板に対して歪みを持つので、うまく積層するように「歪緩和層」が必要です。

もう1つは、最近流行の「量子ドットレーザ」をどう作るかです。
「量子ドット」は、例えて言えばガラスの表面に水滴がつくように、量子層の表面張力を利用して作るのが最近の主流なので、必ず基板に対して引っ張り歪を伴います。
「レーザ」とするためにはこの量子ドットを半導体で埋め込まねばならないので、圧縮歪を持つ緩和層で埋め込みます。

# 最近忙しくて回答を書く暇がなく、すみません。
私は専門家ではないので、もしかしたら間違いもあるかもしれません。

先ず最初の質問は超格子バッファでしたが、これは基板とエピ層との間の格子不整を緩和するためのものであることには異論がないものと思います。
何故こんなものを積むかといえば、もちろん基板に対して格子不整の大きいエピ層を積みたいからです。

ほとんどの結晶では10%を超える格子不整があれば、どんなに薄くても欠陥が生じると思いますが、仮に臨界膜厚以下であれば20%の不整合ま...続きを読む

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XRD測定の際、誤り試料を入れたあとにかぶせるケース?ふた?を取り付けるの忘れ、XRD測定してしまいました。その後、10分程度後にシャッターをあけたのですが、これは被爆しておりますか?

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QX線回折について 格子定数a,b,cとh,k,lから2θを求める方法

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Q結晶のXRD評価について

結晶構造解析でXRD評価の基礎がわかる本とかお勧めサイトがあれば教えてください!!

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QNo.3675829
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No.1です。何を見て勉強すればよいのかもわからないのなら、参考までに下記あたりを。
ちゃんとした本を買って勉強した方がよいかもしれません。

http://www.jaima.or.jp/jp/basic/xray/
http://www.ibieng.co.jp/analysis-solution/x0004/
http://www.scc.kyushu-u.ac.jp/Sakutai/manuals/crystallo.pdf

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NH4Br CsCl構造 a=4.05
以上化学大辞典(共立出版)より。

GaAs 閃亜鉛鉱構造 a=5.65
http://www.crystals.jp/GaAs.html
より。

でした。


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