無容器過冷却凝固法による新しいマルチフェロイック物質の探索

• 研究課題/領域番号: 21360365
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 栗林 一彦 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (70092195)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円); 2011年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2010年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2009年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: マルチフェロイック物質 / ガスダイナミック浮遊炉 / 過冷凝固 / 酸素ポテンシャル希土類・遷移金属酸化物 / 酸素ポテンシャル / 相選択 / 希土類・遷移金属酸化物

研究概要

代表者らはこれまでにRFeO3(R :希土類元素)において、無容器プロセスにより大きく過冷したメルトからの急速凝固は磁性と誘電性を兼ね備えたマルチフェロイックな性質を示す準安定な六方晶の相(h-RFeO3)を生成することを明らかにしてきたが、h-RFeO3の磁性はほとんどの場合反強磁性であり、そのため実用性は乏しいことが課題としてのこされていた。この点を解決するには強磁性相と強誘電性相のコンポジット化が一つの方法と考えられることから、組成および生成条件の検討から、Feの一部を2価のMn2+に置換することにより、h-LuFeO3の構造を安定化させて安定相の斜方晶(o-LuFeO3)の晶出の抑制を図ったLu(FexMn1-x) 2+yO4+z ;が有望であることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Real-time x-ray diffraction of metastable phases during solidification from the undercooled LuFeO3 melt by two-dimensional detector at 1 kHz (2012)
  • 著者名/発表者名: Malahalli Vijaya Kumar, K. Kuribayashi, K. Nagashio, T. Ishikawa, J. Okada, J. Yu, S. Yoda and Y. Katayama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 100 号: 19 ページ: 191905-191905
  • DOI: 10.1063/1.4712124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic Stability of Metastable Phase formed by Containerless Processing in REFeO3 (RE : Rare-earth Element) (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kuribayashi, M.S.Vijaya Kumar
  • 雑誌名: Materials Research in Microgravity 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Orthorhombic and Multiferroic Hexagonal Phases from an Undercooled RMnO3(R=Rare-Earth Element) Melt Using a Containerless Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: M. S. Vijaya Kumar, N. Higaki, K. Kuribayashi, T. Hibiya and S. Yoda
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 94 号: 1 ページ: 282-289
  • DOI: 10.1111/j.1551-2916.2010.04042.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Siの過冷凝固におけるTwin⇔Twin-free遷移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊一樹、永山勝久、栗林一彦
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 75 ページ: 188-192
• [雑誌論文] Influence of Morphological Transition on Crystallization Process in Si (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Katsuhisa Nagayama and Kazuhiko Kuribayashi
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Microgravity Appl 巻: 28 ページ: 64-67
  • NAID: 10031143419
  • URL: http://www.e-jasma.com/arc/paper/J1319434394
• [雑誌論文] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Compound Material (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi and Vijaya Kumar
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Microgravity Appl 巻: 28 ページ: 68-71
  • URL: http://www.e-jasma.com/arc/paper/J1319434533
• [雑誌論文] Formation of Hexagonal Metastable Phases from an Undercooled R3Fe5O12 Melt Under Controlled Oxygen Partial Pressure (2011)
  • 著者名/発表者名: Vijaya Kumar, Jianding Yu, M. Kaneko, T. Ishikawa, J. Okada, Y. Inatomi, T. Hibiya, K. Kuribayashi and S. Yoda
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Microgravity Appl 巻: 28 ページ: 51-56
  • URL: http://www.e-jasma.com/arc/paper/J1319434099
• [雑誌論文] Morphological Transition in Crystallization of Si from Undercooled Melt (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Katsuhisa Nagayama and Kazuhiko Kuribayashi
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 327 ページ: 12018-12018
  • DOI: 10.1088/1742-6596/327/1/012018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Compound Material (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi and Vijaya Kumar
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 327 ページ: 12019-12019
  • DOI: 10.1088/1742-6596/327/1/012019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Oxide Material (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi, M.S.Vijaya Kumar
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Microgravity Appl. 巻: 28 ページ: 68-71
  • NAID: 10031143420
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Morphological Transition on Crystallization Process in Si (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Karsuhisa Nagayama, Kazuhiko Kuribayashi
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Microgravity Appl. 巻: 28 ページ: 64-67
  • NAID: 10031143419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase Selection in the Undercooled Melts of RMnO3 (R=rare earth) Using Containerless Solidification Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: Vijaya KUMAR, Kazuhiko KURIBAYASHI, Jianding YU, Masashi KANEKO, Takehiko ISHIKAWA, Shinichi YODA
  • 雑誌名: J.Jpn.Soc.Microgravity Appl. 巻: 28 ページ: 51-56
  • NAID: 130007972451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Siの過冷凝固におけるTwin-related⇔Twin-free遷移 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡邊一樹, 永山勝久, 栗林一彦
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 75 ページ: 188-192
  • NAID: 10027839743
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Orthorhombic and Multiferroic Hexagonal Phases from an Undercooled RMnO_3 (R=Rare-Earth Element) Melt Using a Containerless Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: M.S.Vijaya Kumar, N.Higaki, K.Kuribayashi, T.Hibiya, S.Yoda
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 94 ページ: 282-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] 過冷メルトからの準安定相創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦
  • 雑誌名: 日本マイクログラビティ応用学会誌 巻: 27 ページ: 233-237
  • NAID: 10027646557
  • URL: http://www.e-jasma.com/arc/paper/J1291457286
• [雑誌論文] 過冷メルトからの準安定相創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦
  • 雑誌名: 日本マイクログラどディ応用学会誌 巻: 27 ページ: 233-237
  • NAID: 10027646557
  • 査読あり
• [雑誌論文] a-Tiにおける室温クリープの構成方程式 (2010)
  • 著者名/発表者名: 亀山達也、松永哲也、上田章二、佐藤英一、栗林一彦
  • 雑誌名: 軽金属 巻: 60 ページ: 111-116
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single bubble growth during water electrolysis under microgravity (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Matsushima, D.Kiuchi, Y.Fukunaka, K.Kuribayashi
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 11 ページ: 1721-1723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation of RE_2Fe_<17>B_x(RE=Nd, Dy)Metastable Phase Crystallized from Undercooled Melt (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Ozawa, A.Ito, K.Kuribayashi, T.Miyoshi, S.Horosawa
  • 雑誌名: J.Jpn Soc.Microgravity Appl ページ: 122-125
  • NAID: 10025111078
• [雑誌論文] Suppression of ambient-temperature creep in CP-Ti by cold-rolling (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kameyama, T.Matsunaga, E.Sato, K.Kuribayashi
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 510-511 ページ: 364-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] ドロップチューブ法を用いたNd-Fe系合金の準安定相生成と高保磁力発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 米村寛, 東雲秀司, 永山勝久, 栗林一彦
  • 雑誌名: 日本マイクログクビティ応用学会誌 26 ページ: 117-121
  • NAID: 10025111063
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Nagashio, K, Kuribayashi
  • 雑誌名: Crystal Growth of Si for Solar Cells(Springer) ページ: 121-134
• [学会発表] Crystallographic Stability of Metastable Phase Formed by Containerless Processing in REFeO3(RE : Rare-Earth Element) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kuribayashi and M. S. V. Kumar
  • 学会等名: TMS Annual Meeting & Exhibition(invited)
  • 発表場所: Orlando, HL
• [学会発表] Crystallographic Stability of Metastable Phase Formed by Containerless Processing in REFeO3 (RE : Rare-Earth Element) (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kuribayashi, M.S.V.Kumar
  • 学会等名: 2012 TMS Annual Meeting & Exhibition
  • 発表場所: Orlando, FL(招待講演)
• [学会発表] 無容器浮遊溶融法によるGeの過冷却凝固 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石橋裕輔, 栗林一彦, 永山勝久
  • 学会等名: 2011年日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 無容器過冷凝固によるマルチフェロイック物質の探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大内良晃, 栗林一彦M. S. Vijaya Kumar永山勝久
  • 学会等名: 2011年日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] 準安定六方晶REFeO3(RE:希土類元素)の構造安定性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦, M. S. Vijaya Kumar
  • 学会等名: 2011年日本金属学会秋季大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-11-07
• [学会発表] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Compound Material (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi and Vijaya Kumar
  • 学会等名: 4th Int. Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg
• [学会発表] MorphologicalTransition in Crystallization of Si from Undercooled Melt (2011)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Katsuhisa Nagayama and Kazuhiko Kuribayashi
  • 学会等名: 4th Int. Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg
• [学会発表] Influence of Oxygen Partial Pressure on the Formation of Metastable Phases in the R-Fe-O System,(R=rare-earth) by Levitation Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: M. S. V. Kumar, Ju Jianding, M. Kaneko, K. Kuribayashi and S. Yoda
  • 学会等名: 4th Int. Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg, Germany
• [学会発表] Metastable Phase Formation from Undercooled Melt of Oxide Material (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kuribayashi, M.S.V.Kumar
  • 学会等名: 4th Int.Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg, Germany
• [学会発表] Influence of Oxygen Partial Pressure on the Formation of Metastable Phases in the R-Fe-O System (R=rare-earth) by Levitation Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: M.S.V.Kumar, Ju Jianding, M.Kaneko, K.Kuribayashi, S.Yoda
  • 学会等名: 4th Int.Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg, Germany
• [学会発表] Morphological Transition in Crystallization of Si from Undercooled Melt (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, K.Nagayama, K.Kuribayashi
  • 学会等名: 4th Int.Symposium on Physical Sciences in Space
  • 発表場所: Bonn-Bad Godesberg, Germany
• [学会発表] 過冷メルトからの準安定相創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会高温プロセス部会高温物性値フォーラム
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Phase selection in the undercooled melt of RMnO3(R=rare earth element) using containerless solidification technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Vijaya Kumar, Kazuhiko Kuribayashi, Jianding Yu1, Masashi Kaneko, Takehiko Ishikawa and Shinichi Yoda
  • 学会等名: 8th Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravity Sciences for Asian Microgravituy Pre-Symposium
  • 発表場所: Akiu, Sendai Japan
• [学会発表] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Compound Material (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi and Vijaya Kumar
  • 学会等名: 8th Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravituy Pre-Symposium
  • 発表場所: Akiu, Sendai Japan
• [学会発表] Influence of Morphological Transition on Crystallization Process in Si (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Katsuhisa Nagayama and Kazuhiko Kuribayashi
  • 学会等名: 8th Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravituy Pre-Symposium
  • 発表場所: Akiu, Sendai Japan
• [学会発表] Influence of Morphological Transition on Crystallization Process in Si (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Watanabe, Katsuhisa Nagayama, Kazuhiko Kuribayashi
  • 学会等名: 8^<th> Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravity Pre-Symposium
  • 発表場所: Akiu, Sendai Japan
• [学会発表] Entropy-Undercooling Regime Criterion for Metastable Phase Formation in Compound Material (2010)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kuribayashi, Vijaya Kumar
  • 学会等名: 8^<th> Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravity Pre-Symposium
  • 発表場所: Akiu, Sendai Japan
• [学会発表] Phase selection in the undercooled melt of RMnO_3 (R=rare earth element) using containerless solidification technique (2010)
  • 著者名/発表者名: Vijaya Kumar, Kazuhiko Kuribayashi, Jianding Yu1, Masashi Kaneko, Takehiko Ishikawa, Shinichi Yoda1
  • 学会等名: 8^<th> Japan-China=Korea Workshop Microgravity Sciences for Asian Microgravity Pre-Symposium
  • 発表場所: Akin, Sendai Japan
• [学会発表] In situ Observation of Spreading and Solidification Behavior of Zirconia Molten Drop Impinging on Solid Surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Shinoda, Kosuke Nagashio, Hideyuki Murakami, Seiji Kuroda, Kazuhiko Kuribayashi
  • 学会等名: MRS 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, MA
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] Formation of Hexagonal Metastable Phases from an Undercooled R3Fe5O12 Melt Under Controlled Oxygen Partial Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Vijaya Kumar, Jianding Yu, M. Kaneko, T. Ishikawa, J. Okada, Y. Inatomi, T. Hibiya, K. Kuribayashi and S. Yoda
  • 学会等名: 日本マイクログラビティ応用学会第24回学術講演会
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] Formation of Hexagonal Metastable Phases from an Undercooled R_3Fe_5O_<12> Melt Under Controlled Oxygen Partial Pressure (2009)
  • 著者名/発表者名: Vijaya Kumar, Jianding Yu, M.Kaneko, T.Ishikawa, J.Okada, Y.Inatomi, T.Hibiya, K.Kuribayashi, S.Yoda
  • 学会等名: 日本マイクログラビティ応用学会第24回学術講演会
  • 発表場所: 沖縄産業支援センター
  • 年月日: 2009-10-20
• [学会発表] 冷メルトからの準安定相創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦, Malahalli S. Vijaya Kumar
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第158回秋期講演大会
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 過冷メルトからの準安定相創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦, Malahalli S.Vijaya Kumar
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第158回秋期講演大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Metastable Phase Formation from an Undercooled Melt of Rare-earth Orthoferrite Under Reduced Po (2009)
  • 著者名/発表者名: Malahalli S. Vijaya Kumar, 栗林一彦, 北薗幸一, 依田眞一
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] AlP添加Siの球状結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦, 長汐晃輔
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] AIP添加Siの球状結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 栗林一彦, 長汐晃輔
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] Metastable Phase Formation from an Undercooled Melt of Rare-earth Orthoferrite Under Reduced Po_2 (2009)
  • 著者名/発表者名: Malahalli S.Vijaya Kumar, 栗林一彦, 北薗幸一, 依田眞一
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-16
• [図書] Crystal Growth of Si for Solar Cells, ed by K. Nakajima and N. Usami (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Nagashio and K, Kuribayashi
  • 出版者: Springer
• [図書] Solidification of Containerless Undercooled Melts (ed by Dieter M.Herlach and Douglas M.Matson)
  • 著者名/発表者名: K.Kuribayashi
  • 出版者: WILEY-VCH(in press)
• [産業財産権] 球状シリコン結晶の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 栗林一彦, 長汐晃輔, 安藤等
  • 権利者名: 宇宙航空研究開発機構
  • 取得年月日: 2010-02-26