2007 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Nano Materials Science for Atomic Scale Modification |
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19053008
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
谷口 尚 National Institute for Materials Science, ナノ物質ラボ, グループリーダー (80354413)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 直樹 物質・材料研究機構, 光材料センター, センター長 (60251617)
吉田 英弘 物質・材料研究機構, ナノセラミックスセンター, 主任研究員 (80313021)
平賀 啓二郎 物質・材料研究機構, ナノセラミックスセンター, グループリーダー (80354190)
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| Keywords | 機能元素 / 拡散 / 高圧合成 / 常圧焼結 / イオン打ち込み |
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| Research Abstract |
多様な材料合成プロセス(高圧焼結・結晶成長、固-液相焼結、気相合成、イオン打ち込み法)における先端的な材料創製技術を駆使し、機能附活元素のドーピング制御による多機能材料創製を以下の3テーマにより展開し、以下の成果を得た。
(1)4〜6万気圧,1600℃領域において、希土類を賦活した立方晶及び六方晶窒化ホウ素と窒化アルミニウム結晶を合成し、その発光特性、X線吸収特性評価、第一原理計算による理論的な評価(AO1Grとの連携)を行い、結晶中の希土類元素(セリウム、ユーロピウムなど)の状態についての有用な知見を得た。
(2)材料中の機能附活元素の空間分布制御技術を獲得するためのアプローチとして、酸化亜鉛結晶へのイオン注入と熱処理による酸化物中の添加物元素の化学拡散挙動を検討した。その結果、シリコン半導体で知られるフェルミレベル効果を再現した化学拡散プロファイルが見出され、結晶表面付近に急峻な濃度勾配を持った添加元素の分布を実現できる可能性が示唆された。
(3)正方晶ZrO_2を対象に、陽イオンの微量添加によって粒界拡散と粒界移動の間の駆動力差を制御して常圧下で極微細粒緻密化することを検討し、緻密化促進に働く陽イオンの挙動を明らかにした。
酸化物多結晶体中で微量の異種陽イオンを粒界・界面にドープして緻密化するための原料調整ならびに焼結手法の確立を図った。例えばNiを極微量添加することで、難焼結性であるY_2O_3の焼結温度を300℃以上低減することに成功した。高分解能電子顕微鏡法を中心とした微構造解析を研究項目A01・A03グループとの連携において調査し、粒界に添加イオンを的確にドープできていることを明らかにした。
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