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Development of flux growth technique for oxide crystals and challenge to fabrication of large-sized photoelectrodes

Research Project

Project/Area Number 17K14809
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Suzuki Sayaka  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (40790308)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsフラックス / 溶液法 / 結晶成長 / 酸化物 / 窒化物 / 光触媒 / フラックス法 / エピタキシャル / 再生可能エネルギー / セラミックス
Outline of Final Research Achievements

Millimeter-sized plate-like NaTaO3 crystals were successfully grown by Na2MoO4 flux cooling method. Using this NaTaO3 crystals, growth of larger NaTaO3 crystals and conversion of NaTaO3 to Ta3N5 were attempted. Because plate-like NaTaO3 crystals with well-developed specific faces were used, new crystallographic findings on the conversion of NaTaO3 to Ta3N5 were obtained. Moreover, a guide to grow the large-sized NaTaO3 crystals was proposed via crystal growth experiments with various growth conditions and measurements of NaTaO3 solubility in the flux.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

NaTaO3は紫外光応答型光触媒としてよく知られるが、その用途から小型粒子の合成が多数であり、大型結晶の育成は目指されていなかった。本研究ではこれまでに報告されている中では最大サイズのNaTaO3結晶を育成できた。また、育成条件の変更によって、さまざまな形状のNaTaO3結晶が生成することも初めてわかった。さらに、NaTaO3を窒化するとエピタキシャル関係に類似する関係をもってTa3N5に変化することが明らかになった。これは、大型のNaTaO3単結晶を利用したために明らかとなった。このように、NaTaO3およびNaTaO3から変換したTa3N5に関する結晶成長に関する新規知見が多数得られた。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Effect of holding temperature on growth of ruby crystal films via molybdenum trioxide flux evaporation; Solubility of aluminum oxide, growth rate, and material balance2020

    • Author(s)
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 20 Issue: 3 Pages: 2019-2026

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b01674

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of Na2CO3 Addition in Epitaxial Growth of Ruby Crystal Films on Sapphire Crystal Substrates via MoO3 Flux Evaporation2020

    • Author(s)
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Tetsuya Yamada, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: - Issue: 6 Pages: 4157-4163

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c00425

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Growth of Millimeter-sized Platy Single Crystals of NaTaO3 from Na2MoO4 Flux2019

    • Author(s)
      Sayaka Suzuki, Haruka Saito, Kunio Yubuta, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 19 Issue: 7 Pages: 3607-3611

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00526

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epitaxial growth of ruby crystal films on sapphire crystal substrates and solubility of aluminum oxide in molybdenum trioxide flux2019

    • Author(s)
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 19 Issue: 7 Pages: 4095-4100

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00483

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  • [Presentation] フラックス法によるルビー薄膜のエピタキシャル成長を利用した新規溶解度測定技術の提案2019

    • Author(s)
      鈴木清香,鮎沢俊輔,大石修治,手嶋勝弥
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      川畠秀也,鈴木清香,手嶋勝弥
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      表面技術協会第140回講演大会
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      鈴木清香,齋藤遼,手嶋勝弥
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      鈴木清香,齋藤遼,湯葢邦夫,手嶋勝弥
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      安藤遼汰,鈴木清香,手嶋勝弥
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      セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
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  • [Presentation] 可視光応答型光触媒Ta3N5結晶のフラックス育成における高比表面積化と酸素生成活性評価2018

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      鈴木清香,安藤遼汰,手嶋勝弥
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      表面技術協会第138回講演大会
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  • [Presentation] フラックスおよび溶質のNaTaO3結晶サイズおよび結晶相への影響2018

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      鈴木清香,齋藤遼,大石修治,手嶋勝弥
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      第13回日本フラックス成長研究発表会
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  • [Presentation] 板状NaTaO3結晶の窒化によるTa3N5結晶の配向制御2018

    • Author(s)
      齋藤遼,鈴木清香,湯葢邦夫,手嶋勝弥
    • Organizer
      第13回日本フラックス成長研究発表会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Na2MoO4フラックスから育成したNaTaO3結晶における形状変化2017

    • Author(s)
      齋藤遼,鈴木清香,湯葢邦夫,手嶋勝弥
    • Organizer
      第46回結晶成長国内会議
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  • [Presentation] フラックス結晶育成のタンタル系光触媒薄膜作製への展開2017

    • Author(s)
      鈴木清香,手嶋勝弥
    • Organizer
      第46回結晶成長国内会議
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      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Effect of compositions of molybdate fluxes on crystalline phase in flux growth of NaTaO3 crystals2017

    • Author(s)
      Haruka Saito, Sayaka Suzuki, Tetsuya Yamada, Katsuya Teshima
    • Organizer
      HyMaP2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flux growth and exfoliation of layered niobate crystals for photocatalytic application2017

    • Author(s)
      Sayaka Suzuki, Katsuya Teshima
    • Organizer
      HyMaP2017
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      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ta3N5結晶のフラックス育成における生成結晶相および形状へのタンタル原料種の影響2017

    • Author(s)
      鈴木清香,伊瀬知克教,安藤遼汰,山田哲也,手嶋勝弥
    • Organizer
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 水分解用Ta3N5光電極の新規作製手法開発に向けた課題抽出2017

    • Author(s)
      鈴木清香,齋藤遼,手嶋勝弥
    • Organizer
      表面技術協会第136回講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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