2017 Fiscal Year Annual Research Report
Near infrared luminescence by structural modulation of iron silicide bulk single crystal
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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, 国際創造工学科, 准教授 (30331979)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シリサイド / OsSi2 / 単結晶 / アーク溶解 |
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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の合成に昨年度より本格的に着手した。様々な合成手法を試したが，いずれの場合もOsSi2とFeSi2の混合物が形成されてしまう。これはそれぞれの物質の合成・分解温度が1640℃と985℃と大きく異なることに起因しており，物質固有の本質的な問題で合成が困難であると結論付けるしかなかった。
そこで，OsFeSi2単結晶の合成を諦め，まずはOsSi2単結晶を作製し，その表面へFeを蒸着や，Feをイオン打ち込みを行うなどした後，ポストアニールにより試料表面付近にOsFeSi2薄膜を形成することを目指すこととした。OsSi2の合成には，まずフラックス法を試みた。フラックスには，Al，Sn，Ga，Ag，Sn，Sb，Biなど多種の金属フラックスを検討した。原材料とフラックス金属をタンマン管に入れ石英管内に真空封入して合成を試みた。結果として，OsSi2単結晶は得られなかった。石英管を用いたため合成温度が1000℃以下に限定されてしまい，Osのシリサイド化が進まなかった。
そこで，トリアーク炉を用いた単結晶引き上げを試みた。引き上げた結晶棒はSiとOsSi2の混合状態であり単結晶ではなかった。しかし融解後に冷えて固まった原材料表面に小さいが結晶性のファセットが成長しており，その部分をXRD測定した結果，OsSi2結晶であることが判明した。
以上のように，ようやくOsSi2の単結晶合成に成功するところまで漕ぎ着けることができた。OsSi2の合成温度が非常に高いことからアーク放電による融解が結晶化に必要であることが明らかになった。本助成の実施期間内には間にあわなかったが，今後継続してアーク炉を用いた単結晶の引き上げ条件を最適化することで数ミリサイズのOsSi2単結晶が得られると考えられる。
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