β三方晶ホウ素の電子状態と不完全占有状態--不完全占有状態の発生機構およびその幾何学的フラストレーションとの関係--

摘要

ホウ素の同素体の1つβ三方晶ホウ素は非常に複雑な結晶構造を持ち,さらには巨視的な量の欠陥を低温における熱力学的安定状態として持つという極めてユニークな性質を持つ.さらには,この欠陥状態は,スピンアイスなどによく似た幾何学的フラストレーションを持つことが最近の理論研究で明らかになった.本稿では,巨視的な量の欠陥と幾何学的フラストレーションの発生の起源を,電子状態と欠陥状態の関係という見地から明らかにしていきたい.また,β三方晶ホウ素の結晶構造が確定するまでの歴史的経緯,ホウ素の低温低圧領域の相図（熱力学安定性）の研究の現状,などについても解説する.なお,本稿の相補的な文献として,βホウ素にみられる幾何学的フラストレーションの性質とその帰結に関してまとめられている,日本物理学会誌の解説記事*をあわせ読むことをお勧めしたい.