2016 Fiscal Year Research-status Report
鉄シリサイドバルク単結晶の構造変調による近赤外発光発現
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15K06002
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| Research Institution | Ibaraki National College of Technology |
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Principal Investigator |
原 嘉昭 茨城工業高等専門学校, 自然科学科, 准教授 (30331979)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 鉄シリサイド / 近赤外発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バンド計算により直接遷移型半導体になることが予想されているOsFeSi2の合成にH28年度より本格的に着手した。まずはOsとFeの組成比を連続的に変化させ焼結法による多結晶合成を試みた。焼結温度は900℃，焼結時間は24時間とした。しかし，XRDによる構造解析の結果，得られる焼結体はOsSi2とFeSi2の混合物となってしまうことが判明しており，現段階ではOsFeSi2を得ることに成功していない。一方，これらのFeSi2とOsSi2の混合物のPL測定を行ったところ，100K以下の低温において1.5μm付近にピークをもつ極めてブロードなPL発光を観測した。この発光の強度は比較的強く，OsとFeの組成比によって多少ピーク値が変動する傾向を示しており，Osを添加したことに起因していると考えているが，現在発光メカニズムを検討している段階である。さらに，得られた焼結体に対して，共析熱処理を施すことでOsSi2とFeSi2の混晶化も試みている。現段階ではXRDの段階では混晶は得られていないが，PL測定の結果，発光スペクトルがわずかであるがシャープになる傾向が得られている。今後は共析熱処理条件の最適化を進める。
一方，化学気相輸送法によるOsFeSi2単結晶の成長にも着手した。まずはFeSi2単結晶成長で実績のあるI2を輸送材として用いた。しかしながら，成長した単結晶の組成を分析したところ，Osは全く検出されず，I2ではOsの輸送が起こらないことが判明した。現在，I2以外の輸送材を用いた成長を試みている段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Os1-xFexSi2多結晶の合成を試みた。まずはOsとFeの組成比を連続的に変化させ焼結法による多結晶合成を試みた。FeSi2およびOsSi2の合成は成功したが，OsとFeを混合した場合，OsSi2とFeSi2の混合物となってしまうことが判明している。
一方，気相法による単結晶成長に着手した。Os,Fe,Siを原材料に用い，I2を輸送材として化学気相輸送法を試みた。それほど大きくないが数ミリメートルほどの単結晶が成長したが，残念ながらFeSi2の単結晶で，Osは含まれていないことが判明した。現在，Osを輸送するための適切な輸送材の選定を進めている。
以上のように，今年度，本格的にOs1-xFexSi2の合成に着手したが，現段階では狙っているFeSi2とOsSi2の混晶の成長に成功していない。
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| Strategy for Future Research Activity |
OsFeSi2単結晶作製に向け，化学気相輸送法による成長条件の最適化を行う。塩素系の輸送材を用いること，成長温度の最適化を行う。また，化学気相輸送法以外の手法も試みる予定である。FeSi2で成功例のあるフラックス法，固相反応法により得られた試料への共析反応処理などを予定している。OsFeSi2結晶の合成に成功すればPL測定を行い，近赤外発光特性を評価する。
一方，FeSi2単結晶への各種元素の添加効果の調査として，化学気相輸送法による単結晶作製の原材料へ，発光特性を向上させるとされている元素を添加しておく方法，また，FeSi2単結晶へのコーティングの後アニール処理により熱拡散させた試料を作製し，近赤外発光特性への元素添加効果を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
若干実験が遅れ気味で，購入予定の薬品などの消耗品（試薬，石英管）を購入しなかった。金額的にはそれほど多くなく問題ないと考えている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
試薬や石英管などの消耗品と，最終年度であるので学会発表等の旅費として使用する。
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