2016 Fiscal Year Research-status Report
浮遊溶融凝固における準安定相創製クライテリオンの実験的検証
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16K06807
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
栗林 一彦 千葉工業大学, 附属研究所, 客員研究員 (70092195)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小澤 俊平 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80404937)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 準安定相 / 浮遊溶融凝固法 / ガーネット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
準安定六方晶LnFeO3（h-LnFeO3, Ln:希土類元素）は，強誘電性と反強磁性を併せ持つmulti-ferroic物質として注目されている．ただし，この物質は準安定相として存在するため，生成手法が限られていることが課題となる．準安定相を生成させる手法としては浮遊溶融凝固法が知られており，この手法を用いることで，過冷却融体からh-LnFeO3が生成することが報告されている．しかしながら，この方法で準安定なh-LnFeO3が生成したとしても，それが最終凝固相として得られることは希であり，Lu以外では，過冷却融体からh-LnFeO3が生成した直後に，安定相の斜方晶（o-LnFeO3）が核生成する．この現象はdouble recalescenceと呼ばれ，より高融点の安定相の核生成により，準安定相が再溶解する現象である．そのため，浮遊法を用いてh-LnFeO3を得るには，h-LnFeO3の熱力学的な安定化が必要となる．この点に関して，近年Luの一部をScで置換することによりh-LnFeO3が安定化することが報告されている．このSc置換の効果は，double recalescence挙動が確認されている他のLnFeO3試料においてもh-LnFeO3の生成を促す可能性が考えられることから，平成28年度ではTmFeO3とLuFeO3を試料に用いて，Sc置換によるh-LnFeO3の安定化の確認と，その安定化機構を検討することを調べた．結果はTmFeO3においてTmの30-40％をScに置換した場合，h-LnFeO3を最終凝固相として得られることが分かった．またas-solidifiedの試料を焼鈍処理したところ置換量20-50％でGarnet(c-Ln3Fe5O12)に相変態することが分かった．これによりTmFeO3-ScFeO3系状態図を予測し，Sc置換による相の変化を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究の申請時は宇宙航空研究開発機構での実施を想定していたが，採択後，千葉工業大学の客員研究員として異動することが決まったことから，研究は千葉工業大学で実施することとした．そのため当該研究費の移管ならびに実験装置の移設が必要となり，実験装置の解体，移設，組み立て，再立ち上げ等の準備に約3ヶ月を要した．準備が終わった後，急ピッチで実験を進めたが，一年経た今の状況として“やや遅れている”との判断に至ったことはやむを得ないと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
“概要”項で述べたTmFeO3についての実験結果は近日中に論文投稿をする予定であり，引き続き他のLnFeO3(Ln: Lu, Yb, Er, Ho等の重希土類イオン）についてSc置換についての実験を進め，本研究のそもそもの目的である準安定相（h-LnFeO3）の生成に関する幾何学的条件（Ln3+，Sc3+．Fe3+，O2-等のイオン半径の組み合わせにより，立方晶のBixbyite，Garnet斜方晶のPerovskiteの斜方晶，六方晶の準安定相が生成されるための幾何学的条件）を明らかにすることを計画している．
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| Causes of Carryover |
先に述べたように，本研究の採択後に代表者の異動があったため，平成28年度は当初計画を消化できなかったことが．平成29年度への繰り越しの理由である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度に計画していたTmFeO3, LuFeO3に対するSc置換の検証実験のうち，TmFeO3については近日中に論文として投稿を予定しているが，LuFeO3については宇宙航空研究開発機構で行った実験と千葉工業大学に異動後に行った実験との整合性が悪いため，データの取り直しを，平成29年度に予定しているYbFeO3, ErFeO3, HoFeO3についての実験と並行してすすめる予定である．したがって平成29年度に繰り越した研究費は，平成28年度に予定していた実験の試料（LuFeO3）の準備等にあて，平成29年度の研究費は当初の計画通りに使用する予定である．
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