2021 Fiscal Year Annual Research Report
超高圧合成法と量子ビームによる材料評価を活用した新奇酸窒化物の創成
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18H03836
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西山 宣正 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特定准教授 (10452682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
周 游 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40357231)
日向 秀樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (40415732)
尾崎 典雅 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70432515)
川村 史朗 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80448092)
境 毅 愛媛大学, 地球深部ダイナミクス研究センター, 准教授 (90451616)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 窒化ケイ素 / 酸窒化物 / 硬質材料 / 超高圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、１万気圧から1000万気圧までの広い圧力範囲での超高圧合成法と、シンクロトロン放射光やX線自由電子レーザーなどの量子ビームをフル活用した材料評価を組み合わせて、これまでにない新奇な酸窒化物の合成とその物性を理解することである。
2021年度は、これまでに合成に成功したSi2N2O組成のシノアイトを出発物質とした立方晶窒化ケイ素（γ-Si3N4）+スティショバイト（st-SiO2）のナノナノ多結晶体・大型試料合成に取り組んだ。2021年度に直径５ｍｍ、厚み５ｍｍの焼結体試料を得ることに成功したが、産業利用を考えた場合、10ｍｍまでの大型化、および低コストでの合成手法の確立が必要となる。本年度は、直径10ｍｍ試料を合成するための超高圧合成手法を確立する技術開発を行い、その実現に目途を付けた。量産合成に必要な低コスト化に課題は残るが、産業利用のための基礎技術を確立できた。
さらに、この大型試料合成技術を活用して、立方晶窒化ケイ素ー立方晶窒化ゲルマニウム固溶体（γ-(Si,Ge)3N4）の合成に取り組んでる。この物質は高圧下でスピネル型構造をとり、Si3N4とGe3N4の間で全率固溶を示すことが知られている。この窒化物を直接遷移を示すハイドギャップ半導体でSiとGeの比率を調整することでそのバンドギャップを連続的に変化させることができると理論的に予言されている。今年度は、主としてGe単成分であるγ-Ge3N4合成に注力し、これも有望な硬質材料であることを示す力学特性のデータを得た。
また本年度は、この研究の最終年度であるため、これら２つの物質に関して、特許出願および論文発表の準備を進めている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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