| 研究概要 |
機能材料窒化物を合成する手法として、窒素化合物ガスの種類や分圧を精密制御することにより、窒素の化学ポテンシャルならびに反応速度を制御する方法が試みられてはいるが、気/固反応を利用するためこの反応の制御は十分正確にできず、生産性も低い。このような背景から、申請者らは本研究課題を次世代に向けた先導的研究としての「ナイトライド・メタラジーの新しい展開」と捉え、窒素ポテンシャル測定・制御技術を開発をはじめとする基盤技術の確立、さらに、窒素ポテンシャル制御による窒化物の新合成プロセスの開発を目的とした基礎研究を行った。具体的には、アルカリ金属窒化物のLi_3NをKCl-LiClやLiCl等の多くのハライド塩に溶解させ、この溶融塩を電気分解した場合に、陽極に窒素が析出する反応を利用して、窒素イオンの酸化反応を解析した。一連の実験の結果、窒素イオン濃度と電極電圧を制御することにより、窒素の化学ポテンシャルを制御できることが明らかとなり、溶融塩中での窒化物の新しい合成方法として利用できる可能性を示された。また、Li-M-N(M=Mg,Al,Ga)3元系状態図の作成や3元系複合窒化物の熱力学的性質の測定を行い、複合窒化物の標準生成ギブスエネルギーを決定し、例えばGaN/Li_3GaN_2の2相共存下における許容窒素ポテンシャル幅を見積もった。これらの知見をもとにLi_3GaN_2などの複合窒化物からリチウムを引き抜くことによりGaNを合成する新しい手法についても検討し、このプロセスの有効性を実証した。
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