Project/Area Number |
22K04696
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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Research Institution | University of Yamanashi |
Principal Investigator |
綿打 敏司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (30293442)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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Keywords | 結晶育成 / 透明酸化物 / 固液界面 / 浮遊帯溶融法 / 界面形状制御 / 赤外線集中加熱 |
Outline of Research at the Start |
赤外線集中加熱浮遊帯溶融(IR-FZ)法は坩堝不要の単結晶育成方法である.そのIR-FZ法による透明結晶育成で見られる育成結晶と融液との凹型界面を平坦に近づける技術を確立し,それによって育成結晶の高品質化を達成することを目指している。坩堝コストを削減できるだけでなく,融液の反応性が高く,適切な坩堝材がないために引き上げ(Cz)法など坩堝を用いる従来の量産法では,量産化が困難な物質の単結晶やドーパントの偏析制御が必要な単結晶の量産を可能とする要素技術の開発を目指している。
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Outline of Annual Research Achievements |
光学式加熱浮遊帯溶融法による透明酸化物結晶の高品質化に関わる研究を行ってきた.透明酸化物結晶育成時に見られる凹型の育成結晶と溶融帯との界面形状が育成結晶の結晶欠陥の要因となっていると推定し,その形状制御を集中加熱に用いる回転楕円面鏡の下方傾斜に行うことを目的に集中加熱炉の改造を実施した. 2種類の透明酸化物Ca12Al14O33(以下C12A7)とLu3Al5O12(以下LuAG)を検討対象として界面形状と回転楕円面鏡の下方傾斜角との相関を調べた.その結果,C12A7では,凹型の界面形状を凸型に制御することで結晶育成の安定化に成功した.ただ,通常の原料棒配置で下方傾斜を行うと返って溶融帯中に大きな気泡が形成されやすくなり,溶融帯の保持が困難になった.原料棒の配置を工夫することで溶融帯中に生じる気泡を低減し,溶融帯を安定化させることができた.そのような原料棒の配置により,下方傾斜効果を再現性良く調べることが可能になり,通常の集中加熱条件では凹型となる溶融帯と育成結晶との界面形状が下方傾斜角度の変化に伴って系統的に凹型から凸型に変化することを明らかにした. 一方,LuAGでは,凹型界面形状の系統的な変化が得られず,より注意深く検討する必要があることが解った.光の集中による加熱では,育成結晶の透明性や表面の平滑性により,集光する光の加熱される結晶や原料棒,溶融帯の表面における反射や透過状況が変化することに起因していると思われる.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
LuAG結晶の育成では注意深い検討が必要であることから遅れていると判断段されるが,C12A7結晶の育成における界面形状制御とそれに伴う結晶育成の安定化は想定以上に良好な結果であったため.
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Strategy for Future Research Activity |
良好に進捗しているC12A7については,育成結晶の大口径化を行う.その上で育成結晶に残存する気泡やクラックの状況を調べ,それらに対する結晶育成の回転楕円面鏡の下方傾斜角度と育成結晶径との相関を調べる. 注意深い検討が必要なLuAG結晶については,慎重に回転楕円面鏡の下方傾斜効果を調べる計画でいる.
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