Low-temperature preparation of silicon single-crystal by using activated metal

• Project/Area Number: 20860016
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: MORITO Haruhiko Tohoku University, 多元物質科学研究所, 助教 (80463800)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,263,000 (Direct Cost: ¥2,510,000、Indirect Cost: ¥753,000); Fiscal Year 2009: ¥1,547,000 (Direct Cost: ¥1,190,000、Indirect Cost: ¥357,000); Fiscal Year 2008: ¥1,716,000 (Direct Cost: ¥1,320,000、Indirect Cost: ¥396,000)
• Keywords: 環境材料 / 結晶成長 / 太陽電池 / シリコン / ナトリウム / 状態図

Research Abstract

I have prepared silicon (Si) crystals having the good properties as solar battery materials by using sodium (Na) melt. I presented a phase diagram for Na and Si and made clear that Si crystal dissolves in Na solution at 800-900℃. Based on the phase diagram, I performed formation of single crystals, films, porous bulks and microtubes of Si by vaporizing Na from a Na-Si melt.

Research Products

• [Journal Article] Double helical silicon microtubes (2010)
  • Author(s): 森戸春彦, 山根久典
  • Journal Title: Angew.Chem., Int.Ed. Vol.49 Pages: 3638-3641
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Double helical silicon microtubes (2010)
  • Author(s): H.Morito, et al.
  • Journal Title: Angew.Chem., Int.Ed. 49(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Na-Si binary phase diagram and solution growth of silicon crystals (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 山田高広, 池田卓史, 山根久典
  • Journal Title: J.Alloys & Comp. Vol.480 Pages: 723-726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Na-Si binary phase diagram and solution growth of silicon crystals (2009)
  • Author(s): H.Morito, et al.
  • Journal Title: J.Alloys & Comp. 480 Pages: 723-726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stress-assisted large magnetic-field-induced strain in single-variant Co-Ni-Ga ferromagnetic shape memory alloy (2009)
  • Author(s): H.Morito, et al.
  • Journal Title: J.Phys.: Condens. Matter 21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis, Crystal Structure and, Properties of Iron Pyroborate(Fe_2B_2O_5)Single Crystals (2009)
  • Author(s): T.Kawano, et al.
  • Journal Title: J.Solid State Chem. 182 Pages: 2004-2009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of polycrystalline bulk Mg_2Si by using NaSi (2009)
  • Author(s): T.Yamada, et al.
  • Journal Title: J.Mater.Science 44 Pages: 5688-5691
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of Bulk β-FeSi_2 Using a Na-Si Melt (2009)
  • Author(s): T.Yamada, et al.
  • Journal Title: J.J.Appl.Phys. 48
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of an AlN Polycrystalline Bulk Layer and Nanotubes by Using NH_3 and Bi (2009)
  • Author(s): H.Morito, et al.
  • Journal Title: J.Am.Ceram.Soc. 92 Pages: 2578-2582
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic properties of Ni_<50>Mn_<34.8>In_<15.2> probed by Mossbauer spectroscopy (2009)
  • Author(s): V.V.Khovaylo, et al.
  • Journal Title: Phys.Rev.B 80
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and crystal structure of Ba_3Si_4C_2 (2009)
  • Author(s): Y.Suzuki, et al.
  • Journal Title: J.Alloys & Comp. 486 Pages: 70-73
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetocrystalline anisotropy in Ni-Fe-Ga-Co ferromagnetic shape memory alloys in the single-variant state (2009)
  • Author(s): H. Morito, et.al.
  • Journal Title: J. Phys. : Condens. Matter 21
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-temperature synthesis of SiC porous granules from activated charcoal with a Na flux and their mechanical properties (2008)
  • Author(s): H. Morito, et.al.
  • Journal Title: Mater. Trans 49 Pages: 1929-1933
  • Peer Reviewed
• [Presentation] NaとSiの反応におけるNa蒸気圧の影響 (2010)
  • Author(s): 森戸春彦, 唐橋大樹, 山根久典
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2010-03-30
• [Presentation] NaSiの生成とNa蒸気圧 (2010)
  • Author(s): 森戸春彦, 唐橋大樹, 山根久典
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-03-24
• [Presentation] ナトリウムモノシリサイドの合成と評価 (2010)
  • Author(s): 白井憲吾, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典, 立岡浩一
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 平塚
  • Year and Date: 2010-03-19
• [Presentation] NaとSiの二元系状態図 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所発表会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] Low Temperature Preparation and Characterization of Bulk β-FeSi_2 Using a Na-Si Melt (2009)
  • Author(s): 山田高広, et al.
  • Organizer: Second French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-01
• [Presentation] Synthesis of an AlN Polycrystalline Bulk Layer and Nanotubes by Using NH_3 and Bi (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, et al.
  • Organizer: Second French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-01
• [Presentation] Low-temperature Fabrication of SiC Powder and Porous Bulk using a Na Flux (2009)
  • Author(s): 山根久典, et al.
  • Organizer: Second French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2009-12-01
• [Presentation] Na-Si融液を用いた遷移金属シリサイド多結晶バルク体の合成 (2009)
  • Author(s): 山田高広
  • Organizer: 粉体粉末冶金協会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2009-10-27
• [Presentation] ナトリウムフラックスを用いたBa_3Si_4C_2の合成と結晶構造 (2009)
  • Author(s): 山根久典
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 松山
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] ナトリウムを用いたマクロポーラスシリコンの作製 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 唐橋大樹, 山田高広, 山根久典
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] Na-Si融液を用いたβ-FeSi2バルク体の低温合成 (2009)
  • Author(s): 苅谷英里
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] Naフラックス法を用いたSi結晶の低温作製 (2009)
  • Author(s): 唐橋大樹, 森戸春彦, 山田高広, 山根久典
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Na蒸気を用いたSiC多孔体の組織制御 (2009)
  • Author(s): 白井嵩幸
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Pressure-less preparation of polycrystalline β-FeSi_2 bulk with a Na melt (2009)
  • Author(s): 山田高広, et al.
  • Organizer: The 28th International Conference on Thermoelectrics
  • Place of Presentation: フライブルグ(ドイツ)
  • Year and Date: 2009-07-30
• [Presentation] Synthesis of Mg_2Si bulk by using a Na flux and NaSi (2009)
  • Author(s): 山田高広, et al.
  • Organizer: The 28th International Conference on Thermoelectrics
  • Place of Presentation: フライブルグ(ドイツ)
  • Year and Date: 2009-07-27
• [Presentation] Na溶媒蒸発法によるSi結晶の低温作製 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 山田高広, 池田卓史, 山根久典
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 筑波
  • Year and Date: 2009-04-01
• [Presentation] ナトリウムを利用したβ-FeSi_2多結晶バルク体の合成 (2009)
  • Author(s): 山田高広, 他
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 茨城
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] NaSiを用いたMg_2Si多結晶バルク体の合成 (2009)
  • Author(s): 山田高広, 他
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 茨城
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] Na-Si二元系状態図とSi結晶の低温作製 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 山田高広, 池田卓史, 山根久典
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] Na蒸気を用いたSic多孔体セラミックスの低温作製 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 他
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-30
• [Presentation] Na-Si融液を利用したβ-FeSi_2多結晶バルク体の合成 (2009)
  • Author(s): 山田高広, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-17
• [Presentation] NaSi_2N_3 : Eu^<2+>の合成と発光特性 (2009)
  • Author(s): 藤巻洋介, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-03-16
• [Presentation] Na-Si二元系状態図を用いたSi結晶の融液成長 (2009)
  • Author(s): 森戸春彦, 山田高広, 池田卓史, 山根久典
  • Organizer: セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-01-09
• [Presentation] Fe_2B_2O_5単結晶の合成と結晶構造 (2009)
  • Author(s): 川野哲也, 他
  • Organizer: セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-01-09
• [Presentation] ナトリウムを用いた珪化マグネシウムの合成 (2009)
  • Author(s): 大石悠佑, 他
  • Organizer: セラミックス基礎科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2009-01-08
• [Presentation] Bi添加NH_3窒化法によるGaNおよびAINの合成 (2008)
  • Author(s): 唐橋大樹, 他
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所発表会
  • Place of Presentation: 宮城
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 活性炭を原料とする炭化ケイ素の低温合成と機械的特性 (2008)
  • Author(s): 森戸春彦, 他
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所発表会
  • Place of Presentation: 宮城
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] ナトリウム蒸気を用いた炭化珪素多孔体の低温作製 (2008)
  • Author(s): 白井嵩幸, 他
  • Organizer: 日本金属学会東北支部研究発表大会
  • Place of Presentation: 宮城
  • Year and Date: 2008-11-29
• [Presentation] Na-Si融液を用いたβ-FeSi_2バルク体の低温合成 (2008)
  • Author(s): 苅谷英里, 他
  • Organizer: 日本金属学会東北支部研究発表大会
  • Place of Presentation: 宮城
  • Year and Date: 2008-11-29
• [Presentation] Naフラックス法を用いたβ-FeSi_2バルク体の低温合成 (2008)
  • Author(s): 苅谷英里, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] 二価の鉄を含むホウ酸塩の合成とX線結晶構造解析 (2008)
  • Author(s): 川野哲也, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] Bi添加アンモニア窒化法によるAINの合成 (2008)
  • Author(s): 唐橋大樹, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] ナトリウムを用いたMg_2Siの合成 (2008)
  • Author(s): 大石悠佑, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-07
• [Presentation] Ba_3Si_4C_2の合成と結晶構造 (2008)
  • Author(s): 鈴木雄太, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] Naフラックス法によるNaSi_2N_3の合成 (2008)
  • Author(s): 藤巻洋介, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] Na蒸気を用いたSic多孔体の低温作製 (2008)
  • Author(s): 白井嵩幸, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] Ca-(Sn, Ti)-Si-O系化合物の合成と結晶構造および発光特性 (2008)
  • Author(s): 安部俊輔, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2008-11-06
• [Presentation] 低原子価の鉄を含むボレート系化合物の合成と結晶構造解析 (2008)
  • Author(s): 川野哲也, 他
  • Organizer: 化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 2008-10-13
• [Presentation] Ba-Si-C系化合物の合成と結晶構造 (2008)
  • Author(s): 鈴木雄太, 他
  • Organizer: 化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 青森
  • Year and Date: 2008-10-12
• [Presentation] Low-temperature synthesis of SiC powder and porous ceramics by using Na (2008)
  • Author(s): H. Yamane, et.al.
  • Organizer: The Sixth International Conference on Inorganic Materials
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 2008-09-29
• [Presentation] Biを利用したGaNの合成および単結晶育成 (2008)
  • Author(s): 井出智之, 他
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] Bi添加NH_3窒化法によるAINの合成 (2008)
  • Author(s): 井出智之, 他
  • Organizer: 日本金属学会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] Eu^<3+>/Y^<3+>ドープCa_2SnO_4の合成と結晶構造および発光特性 (2008)
  • Author(s): 神長祐介, 他
  • Organizer: 日本セラミックス協会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-09-18
• [Presentation] Stress-assisted magnetic-field-induced strain in the Co-Ni-Ga ferromagnetic shape memory alloy (2008)
  • Author(s): H. Morito, et.al.
  • Organizer: ICOMAT
  • Place of Presentation: Santa-Fe, USA
  • Year and Date: 2008-07-01
• [Presentation] Low-temperature synthesis of bulk SiC porous ceramics from activated carbon by using a Na flux (2008)
  • Author(s): H. Morito, et.al.
  • Organizer: ICCPS10
  • Place of Presentation: 愛知
  • Year and Date: 2008-05-26
• [Book] セラミックデータブック2008/09「金属ナトリウムを利用したSiCの低温合成」 (2008)
  • Author(s): 森戸春彦, 山田高広, 山根久典
  • Publisher: 工業製品技術協会
• [Book] セラミックデータブック2008/09 (2008)
  • Author(s): 森戸春彦, 他
  • Publisher: 株式会社テクノプラザ(工業製品技術協会)
• [Remarks] 朝日新聞、2010年5月7日「シリコンのねじり棒開発」
• [Remarks] Tech-On!、2010年4月20日「東北大学、らせん形状をしたSiのマイクロチューブ作製に成功」
  • URL: http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NEWS/20100420/182006/
• [Remarks] 日経プレスリリース、2010年4月20日「東北大学、「らせん形状のシリコンマイクロチューブ」作製に成功
  • URL: http://release.nikkei.co.jp/print.cfm?relID=249540
• [Remarks] 東北大学HP、2010年4月20日「らせん形状のシリコンマイクロチューブ」
  • URL: http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2010/04/press20100420-02.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] シリコンの精製方法 (2009)
  • Inventor(s): 森戸春彦, 山田高広, 山根久典
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2009-161016
  • Filing Date: 2009-07-07
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多結晶繊維状シリコンの製造方法および多結晶繊維状シリコン (2009)
  • Inventor(s): 森戸春彦, 山根久典, 横島重信
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2009-230698
  • Filing Date: 2009-10-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] シリコン結晶の製造方法および太陽電池膜の製造方法 (2008)
  • Inventor(s): 森戸春彦, 山田高広, 山根久典
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2008-256932
  • Filing Date: 2008-10-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] 多結晶繊維状シリコンの製造方法および多結晶繊維状シリコン (2007)
  • Inventor(s): 森戸春彦, 山根久典, 横島重信
  • Industrial Property Rights Holder: 東北大学
  • Industrial Property Number: 2009-230698
  • Filing Date: 2007-10-02