Development of novel crystal growth method for realization of mono-silicon clathrate single crystal

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01887
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Morito Haruhiko 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80463800)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 暁彦 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 准教授 (20451635)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: シリコンクラスレート / 単結晶 / フラックス成長

Outline of Final Research Achievements

In order to realize the Si single element clathrate, which is expected as a next-generation functional material, the development of a new crystal growth method for the Na-Si clathrate is required. In this study, we aimed to establish a crystal growth method using a composite metal flux of Na and Sn for growing high-quality Na-Si clathrate single crystals. Crystals were grown under various conditions such as crystal growth temperature and flux concentration, and the conditions for efficient growth of high-quality single crystals were clarified. In addition, by using a Na-Si clathrate single crystal as a seed crystal, we succeeded in increasing the size of the single crystal.

Free Research Field

結晶工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Na-Siクラスレートは、次世代の機能性材料として注目されているSi単元素クラスレートの基幹材料であるが、デバイス応用には欠かせない「結晶育成技術」が確立されていなかった。本研究成果により、Na-Siクラスレートの単結晶が効率的に得られる条件が明らかになり、Si単元素クラスレートの実現に近づいた。また、本研究によって新しい結晶育成技術が確立されたことで、これまで作製が困難だった結晶や新規結晶の作製も可能となり、本研究成果は結晶工学分野における学術的な発展に大きく貢献した。