74
75
図4-1 ABC積層含有率と300 Kの磁化率の関図。横軸はABC積層構造(r相)の割合 で、左)XRDのピーク強度比より(前章①)、右)積分強度の比より(前章②)見積もられ た。磁化率はM-H測定より求められた。黒実線は計算値:AB積層構造とABC積層構造の 磁化率の単純な組成和 。 はABC積層含有率である。
300K
●:from M-H
○:from M-T
susceptibility (emu/Oe/g)
content of ABC(r) phase (%)
●Graphite powder
●人造黒鉛
●鱗片状黒鉛
●球状化黒鉛
●鱗片状黒鉛Z-5F
●球状黒鉛SG-BH8
●グラフェンGNH-XXZ
●グラフェンGNH-XZ
●球状黒鉛SG-BL40
●鱗状黒鉛SRP7
●文献値
-1.2 10-5 -1.1 10-5 -1 10-5 -9 10-6 -8 10-6 -7 10-6 -6 10-6
0 20 40 60 80 100
図4-2 ABC積層含有率と300 Kの磁化率の相関:M-H測定(closed symbols)と温度依 存性(open symbols)からの結果を比較。ABC積層含有率はXRDの101ピーク強度の積 分強度比より見積もった。黒実線は計算値:AB積層構造とABC積層構造の磁化率の単純 な組成和 。 はABC積層含有率である。
●Graphite powder
●人造黒鉛
●鱗片状黒鉛
●球状化黒鉛
●鱗片状黒鉛Z-5F
●球状黒鉛SG-BH8
●グラフェンGNH-XXZ
●グラフェンGNH-XZ
●球状黒鉛SG-BL40
●鱗状黒鉛SRP7
-1.2 10-5 -1.1 10-5 -1 10-5 -9 10-6 -8 10-6 -7 10-6 -6 10-6
0 20 40 60 80 100
susceptibility (emu/Oe/g)
content of ABC(r) phase (%) 300K
●文献値
from M-H
●Graphite powder
●人造黒鉛
●鱗片状黒鉛
●球状化黒鉛
●鱗片状黒鉛Z-5F
●球状黒鉛SG-BH8
●グラフェンGNH-XXZ
●グラフェンGNH-XZ
●球状黒鉛SG-BL40
●鱗状黒鉛SRP7
-1.2 10-5 -1.1 10-5 -1 10-5 -9 10-6 -8 10-6 -7 10-6 -6 10-6
0 20 40 60 80 100
susceptibility (emu/Oe/g)
●文献値
content of ABC(r) phase (%) 300K
from M-H
76 4.1.2 積層構造の結晶サイズと磁化率
図4-3左は、300 Kの磁化率とABC積層構造の含有率の相関の拡大図である。前述した ように、GNH試料の磁化率はABC積層構造の含有率に単純には比例しない。そこで、ABC 積層構造の含有率が近いGNH試料近傍(緑枠内の試料)に注目し、XRDの101ピークの 半値幅(表3-4; 、表3-5; )と磁化率の相関を調べた。結果を図4-3右に示 した。GNH試料も含め、半値幅の減少に従い磁化率が増加していることがわかる。これは、
XRDピークの半値幅は結晶ドメインのサイズに反比例していると考えられるので、ABお よびABC積層の結晶性が高い試料程反磁性磁化率が大きくなる傾向を示唆する。
図4-3 左)ABC積層構造(r相)の含有率と300 Kの磁化率の相関(図4-2の拡大)。右)
左図の緑枠内の試料のXRDピークの半値幅と磁化率の相関。赤丸:r101、青四角:h101 の半値幅。磁化率は300 Kにおける磁場増加時のM-H測定から得られた。(表3-1)
しかしながら、全試料のXRDのhおよびr相の101ピークの半値幅と磁化率の相関(図 4-4)をみると、全体として半値幅の減少に従い磁化率が増加している傾向がみられるもの の、一部試料たとえばZ-5Fのデータ点が大きくずれていることが分かる。
-12 -11 -10 -9 -8 -7 -6
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
x 10
-6(emu /g/Oe)
content of ABC (r) phase
GNH
-9 -8 -7 -6 -5
0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
x 10
-6(e m u/ g/Oe)
1/⊿Q(101) (10
2Å)
ABC(r) phase content 0.19 -0.315
1/⊿Qr(101) 1/⊿Qh(101)
GNH
77
図4-4 半値幅と磁化率の相関。赤丸:r101、青四角:h101。磁化率は300 Kの磁場増加
時M-H測定より得られた。
4.1.3 積層数と磁化率
図4-5に、グラファイトの層間に由来する002ピークの例を示す。このようなピークか ら00nピークの半値幅を求めた。nは2の倍数である。ここで、XRDの測定点は離散的で あるので、図のようにピークトップの両サイドの測定点を直線的に補完してピークトップ の位置を決定した。また半値幅はピークトップ強度の2分の1の強度になるQの値から求 めた。表4-1に結果をまとめる。 は002のピーク位置、 は004のピーク位置、 は 006のピーク位置、 は六方晶(h)系(AB積層構造)の100ピーク位置。 は002 の半値幅である。
図4-5 球状黒鉛SG-BH8の回折パターンの002ピーク。赤実線でピークを補完して、半
値幅およびピーク位置を求めた。
1.86 1.88 1.9 1.92 1.94 002ピーク強度
Q(1/Å)
Intensity (arb. unit)