二十面体構造のホウ素系物質による超伝導探索

• Project/Area Number: 20045009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 白井 光雲 Osaka University, 産業科学研究所, 准教授 (60178647)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 超伝導材料 / マテリアルデサイン / ドーピング / 半導体材料 / 第一原理計算 / マテリアルデザイン

Research Abstract

1) ホウ素の高圧での物質探索と超伝導
高圧での超伝導の発見が引きがねとなりホウ素の高圧での構造探索が行われるようになったが。最近までホウ素の相図は知られていなかった。我々はホウ素の相図を初めて理論的に予測した。高圧でα相が安定であることが示され、それに基づき高圧での超伝導実験が、共同研究者により行われついに超伝導の発見に至っている。高圧での金属化の機構を理論的に明らかにした。そして従来相転移が起きていると予測されていたが実はそうでないことを明らかにし、従来の説を覆した。さらに、グラファイトや炭化ホウ素といった物質も高圧で超伝導が出現する可能性があり、高圧での金属化、あるいは伝導度の研究を行った。またダイヤモンド構造のBC_5の作成には高圧が用いられているが、この作成のため条件を明らかにした。
2) 高圧を利用したドーピング法
α相ホウ素にLiをドープすることで高T_c超伝導が期待されているが、Liを適当な量でドープすることが難しい。その困難点を高圧ドーピング法で解決することを理論的に提唱した。この高圧ドーピング法のアイデアはダイヤモンドへの高濃度Bドーピングにも有効である。

Research Products

• [Journal Article] Metallization of α-boron by hydrogen doping (2009)
  • Author(s): H.Dekura, K.Shirai, A.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. 176 Pages: 12005-120016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possibility of defect in α-boron (2009)
  • Author(s): H.Dekura, K.Shirai, A.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. 176 Pages: 12004-12010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Superconductivity research on boron solids and an efficient doping method (2009)
  • Author(s): K.Shirai, H.Dekura, A.Masago
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser.176 176 Pages: 12001-120018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic structure and electrical resistivity of α-boron under high pressure (2009)
  • Author(s): K.Shirai, H.Dekura, A.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.Soc.Jpn. 78 Pages: 94714-94723
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of impurity diffusion in silicon by IR Laser excitation (2009)
  • Author(s): K.Shirai, M.Matsukawa, T.Moriwaki, Y.Ikemoto
  • Journal Title: Physica B 404 Pages: 4685-4688
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ボロンの新高圧相をめぐって (2009)
  • Author(s): 白井光雲
  • Journal Title: 高圧力の科学と技術 19 Pages: 304-408
  • NAID: 10026121995
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Utilization of high pressure for synthesizing superconducting semiconductors : -analysis of Ekimov's method- (2009)
  • Author(s): K. Shirai and H. Dekura
  • Journal Title: Phys. Status Solidi B 246 Pages: 673-678
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A. new structure of Cu complex in Si (2009)
  • Author(s): K. Shirai, H. Yamaguchi, A. Yanase, and H. Katayama-Yoshida
  • Journal Title: J. Phys. : Condens. Matter 21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fermi surface and metallic properties of graphite at high pressures
  • Author(s): N.Nakae, J.Ishisada, K.Shirai, A.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.Chem.Solids (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metalicity of boron carbides at high pressure
  • Author(s): H.Dekura, K.Shirai, A.Yanase
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theoretical investigation on synthesizing BC_5 crystal
  • Author(s): N.Nakae, J.Ishisada, H.Dekura, K.Shirai
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Calculation of Fermi surface and its application to Li-doped α-boron
  • Author(s): H. Dekura, K. Shirai, and A. Yanase
  • Journal Title: J. Comput. and Theor. Nanoscience (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The stable site and diffusion of impurity Cu in Si
  • Author(s): H. Yamaguchi, K. Shirai, and H. Katayama-Yoshida
  • Journal Title: J. Comput. and Theor. Nanoscience (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高圧を利用した硬い超伝導材料探索 (2010)
  • Author(s): 白井光雲
  • Organizer: 第2回配列ナノ空間研究会
  • Place of Presentation: 広島 宮島商工会館
  • Year and Date: 2010-03-03
• [Presentation] 二十面体構造のホウ素系物質による超伝導探索 (2010)
  • Author(s): 白井光雲
  • Organizer: 第5回特定領域研究会議「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2010-01-08
• [Presentation] Lifetime and Anharmonicity of Librational Modes in Semiconductors (2009)
  • Author(s): K.Shirai
  • Organizer: Materials Research Society 2009 Fall Meeting
  • Place of Presentation: Hynes Convention Center & Sheraton Boston Hotel, U.S.A.
  • Year and Date: 2009-12-02
• [Presentation] グラファイトの高圧における電気特性と超伝導探索 (2009)
  • Author(s): 中江伸也、出倉春彦、白井光雲、柳瀬章
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-28
• [Presentation] BC系における超伝導探索 (2009)
  • Author(s): 白井光雲、中江伸也、出倉春彦
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-28
• [Presentation] Li添加したαホウ素の動的安定性 (2009)
  • Author(s): 出倉春彦、濱田幾太郎、柳瀬章、Nathalie Vast、白井光雲
  • Organizer: 日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 熊本大学黒髪キャンパス
  • Year and Date: 2009-09-25
• [Presentation] シリコン中のCu不純物-最近のトピックスから- (2009)
  • Author(s): 白井光雲
  • Organizer: 第19回格子欠陥フォーラム
  • Place of Presentation: 九州大学応用力学研究所
  • Year and Date: 2009-09-24
• [Presentation] シリコン中のCu不純物の挙動II (2009)
  • Author(s): 白井光雲、松川和人
  • Organizer: 2009年秋季応用物理学会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Metallicity of Boron Carbides at High Pressure (2009)
  • Author(s): H.Dekura, K.Shirai, A.Yanase
  • Organizer: Int.Conf.High Pressure Science and Technology (Joint AIRAP-22 & HPXJ-50)
  • Place of Presentation: 東京国際交流会館
  • Year and Date: 2009-07-29
• [Presentation] A New Structure of Cu Complex in Si and its Photoluminescence (2009)
  • Author(s): K.Shirai, H.Yamaguchi, A.Yanase, H.Katayama-Yoshida
  • Organizer: 25^<th> International Conference on Defects in Semiconductors
  • Place of Presentation: St.Petersburg State Polytechnical University, Russia
  • Year and Date: 2009-07-20
• [Presentation] 計算機ナノマテリアルデザインの産業応用 (2009)
  • Author(s): 白井光雲
  • Organizer: 平成21年度第1回産研テクノサロン
  • Place of Presentation: 大阪大学産業科学研究所
  • Year and Date: 2009-06-10
• [Presentation] Superconductivity of Icosahedron-Based Semiconducting Boron (2009)
  • Author(s): K.Shirai
  • Organizer: 15^<th> International Symposium on Intercalation Compounds
  • Place of Presentation: Tsinghua University, Beijing China
  • Year and Date: 2009-05-15
• [Presentation] 二十面体構造のホウ素系物質による超伝導探索 (2009)
  • Author(s): 白井光雲
  • Organizer: 特定領域研究「配列ナノ空間を利用した新物質科学ユビキタス元素戦略」第3回領域会議
  • Place of Presentation: 東工大、大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2009-01-10
• [Presentation] Metalliztion of electron-phonon coupling in icosahedral α-B_<12> and Li-doped B_<12> (2009)
  • Author(s): H. Dekura, N. Vast, E. Betranhandy, K. Shirai, and V. Trinite
  • Organizer: 14th International Workshop on Computational Physics and Materials Science : Total Energy and Force Methods
  • Place of Presentation: Trieste, Itally
  • Year and Date: 2009-01-08
• [Presentation] シリコン中の単原子空孔がもたらす格子ダイナミクスへの影響 (2008)
  • Author(s): 白井光雲、出倉春彦
  • Organizer: 物性科学領域横断研究会「スピンが拓く物性科学の最前線」
  • Place of Presentation: 東大本郷キャンパス武田ホール
  • Year and Date: 2008-11-29
• [Presentation] ボロン、ダイヤモンド結晶における高濃度ドープによる超伝導実現 : -高圧による実現- (2008)
  • Author(s): 白井光雲、出倉春彦
  • Organizer: 2008年度格子欠陥フォーラム「欠陥研究、その明日への挑戦」
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] αホウ素の不純物添加による金属化 (2008)
  • Author(s): 出倉春彦、白井光雲
  • Organizer: 2008年春の日本物理学会
  • Place of Presentation: 岩手大
  • Year and Date: 2008-09-22
• [Presentation] Ekimovの高圧を使ったBドープダイヤモンド作成の解析 (2008)
  • Author(s): 白井光雲、出倉春彦
  • Organizer: 2008年春の日本物理学会
  • Place of Presentation: 岩手大
  • Year and Date: 2008-09-20
• [Presentation] Utilization of high pressure for synthesizing superconducting semiconductors (2008)
  • Author(s): K. Shirai, H. Dekura, and A. Yanase
  • Organizer: 13th High Pressure Semiconductor Physics
  • Place of Presentation: Fortaleza, Brazil(Invited)
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] A new doping method to semiconducting boron for superconductivity application (2008)
  • Author(s): K. Shirai, H. Dekura, and A. Masago
  • Organizer: 16th International Symposium on Boron and Rnrides and Related Materials
  • Place of Presentation: Matsue, Shimane(Oral)
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Metallization of a-boron for superconductive material (2008)
  • Author(s): H. Dekura, K. Shirai, A. Yanase
  • Organizer: 16th International Symposium on Boron and Borides and Related Materials
  • Place of Presentation: Matsue, Shimane
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Possibility of defect in α-boron (2008)
  • Author(s): H. Dekura, K. Shirai, A. Yanase
  • Organizer: 16th International Symposium on Boron and Borides and Related Materials
  • Place of Presentation: Matsue, Shimane
  • Year and Date: 2008-09-09
• [Presentation] Cu complex in silicon and its photoluminescence(Oral) (2008)
  • Author(s): K. Shirai, H. Yamaguchi, K. Matsukawa, A. Yanase, and S. Emura
  • Organizer: 29th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • Place of Presentation: Rio de Janeiro, Brazil
  • Year and Date: 2008-07-27
• [Presentation] Utilization of high pressure for synthesizing superconductivity in semiconductors : -analysis of Ekimov's method- (2008)
  • Author(s): K. Shirai, H. Dekura
  • Organizer: International Workshop on Superconductivity in Diamond and Related Materials
  • Place of Presentation: Tsukuba, Japan
  • Year and Date: 2008-07-07
• [Book] 「高圧における固体ホウ素の性質」第16回ホウ素・ホウ化物および関連物質国際会議組織委員会編「ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用」 (2008)
  • Author(s): 白井光雲
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.cmp.sanken.osaka-u.ac.jp/~koun/
• [Remarks]
  • URL: http://www.cmp.sanken.osaka-u.ac.jp/~koun/