2023 Fiscal Year Final Research Report

Creation of new material functions by high pressure and high temperature process

Planned Research

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Project Area	New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores
Project/Area Number	19H05790
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	National Institute for Materials Science
Principal Investigator	YUSA Hitoshi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (10343865)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	長谷川正名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20218457) 宮川仁国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主任研究員 (40552667) 川村史朗国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主幹研究員 (80448092)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	高温高圧合成プロセス / 大容量ベルト型装置 / 多元系窒化物半導体 / 複分解反応 / 蛍光体 / 硬質窒化物 / 格子不整合 / 焼結技術
Outline of Final Research Achievements	In this study, the following functional core exploration research was conducted while upgrading the accumulated ultra high-pressure synthesis processes. Synthesis and bandgap control of multinary semiconductor tin-nitrides by high-pressure metathesis reactions, ferromagnetic correlations by lattice mismatch in novel chimney-ladder structures synthesized under pressure, synthesis of various fluorescent materials by substitution doping under high temperature and high pressure, and synthesis of new transition metal nitrides by high pressure nitridation processes for deriving hard materials function correlations. In addition, development of UHP-SPS synthesis process and high-pressure structuring of thin film crystals on substrates were also carried out as research for process upgrading.
Free Research Field	超高圧物質材料科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	高圧下では、常圧では合成されないSiやGeなどの半金属に富む金属間化合物が創製可能となる。今回合成されたCrGeγ系化合物は、室温で強磁性を示す初めてのチムニー・ラダー化合物となり、格子不整合による物質創製と磁気機能の創出が達成された。化合物半導体としての窒化物は、多成分化することで、バンドギャップ等の電子物性制御を可能にする。高圧下で置換元素を考慮した反応系を構築することで、多元系スズ窒化物半導体合成が可能となった。各種LED 照明分野等で蛍光体の高機能化・多様化が進んでいる。高圧合成により、蛍光体ホスト構造の配位多面体を提供することにより、様々な蛍光体の創製と発光波長の制御が可能となった。