溶媒蒸発による液相エピタキシャル法の開発

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 武居 文彦 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60005981)
• 研究分担者: 植田 千秋 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (50176591)
• キーワード: エピタキシ- / 結晶成長 / 溶媒蒸発法 / 酸化物膜 / 酸化コバルト / 酸化マンガン / 酸化ニッケル / 液相成長

研究概要

単結晶基板上に溶液を塗布し、加熱して溶媒蒸発することによってエピタキシャル膜を結晶成長させる新しい方法、溶媒蒸発エピタキシャル法を検討した。今年度は成長の基礎課程を調べるため、横型管状育成装置の設計・製作と実験条件の設定、および遷移金属酸化物の育成実験を行った。基盤には酸化マグネシウム単結晶の(100)劈開面を用い、これと同一の岩塩型構造である酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケルの膜成長を試みた。高温揮発性溶媒としてフッ化鉛とフッ化カリウムを用いたが、前者は成長温度近傍で基板結晶を著しく腐食することが判明し、以後は後者のみを用いた。最高温度は900-1100℃、反応時間は8-20時間で、雰囲気は窒素ガス流である。得られた試料について顕微鏡およびSEM観察、EPMAによる組成分析を行った。結晶はいずれも島状に析出しており、酸化マンガン、酸化コバルトについては数ミクロンの小ピラミッドの集合体だった。ピラミッドの形状、傾きなどからこれらは(111)面よりなる微結晶からできており、辺の方位は全て基板の<100>方位に対して45°傾斜した<110>である。このことから、上記の島状結晶は明らかにエピタキシャル成長しているものと判断された。これに対して酸化ニッケルでは、はっきりした規則的構造は見られなかった。この原因としては、酸化ニッケルの溶媒に対する溶解度が不充分だったためであろうと推定される。以上の結果から、溶媒蒸発法により岩塩型酸化物のエピタキシャル成長が順調に進行することが確認された。現在は同じ手法を発展させ、硫化物、セレン化物のエピタキシャル成長を実験中である。

研究成果

• [文献書誌] H.Takei, T.Suzuki, M.Mamiya, F.Sakai, M.Koike, Y.Mori and T.Sasaki: "Thermal expansions of pure and Al-doped CsLiB_6O_<10> crystals for nonlinear optical applications" Jpn.J.Appl.Phys.36. 126-128 (1997)
• [文献書誌] Z.Yan and H.Takei: "Flux growth of single crystals of spinel ZnGa_2O_4 and CdGa_2O_4" J.Crystal Growth. 171. 131-135 (1997)
• [文献書誌] T.R.Zhao, M.Hasegawa, T.Kondo, T.Yagi and H.Takei: "X-ray diffraction study of copper iron oxide [CuFeO_2] under pressures up to 1GPa" Mater.Res.Bull.32. 151-157 (1997)
• [文献書誌] N.Nagasako, T.Oguchi, H.Fujisawa, O.Akaki, T.Yokoya, T.Takahashi, M.Tanaka, H.Hasegawa and H.Takei: "Electrical band structure of SrCuO_2" J.Phys.Soc.Jpn.66. 1756-1761 (1997)
• [文献書誌] H.Asaoka, Y.Kazumata, H.Takei and K.Noda: "Influence of growth condition on magnetic flux pinning in YBa_2Cu_3O_x single crystals" Physica C. 279. 246-252 (1997)
• [文献書誌] M.Tanaka, M.Hasegawa and H.Takei: "Crystal growth of PdCoO_ν,PtCoO_2 and their solid-solution with delafosite structure" J.Crystal Growth. 173. 440-445 (1997)
• [文献書誌] A.Sugimoto, Y.Nobe, T.Yamazaki, Y.Yamaguchi, K.Yamagishi, Y.Segawa and H.Takei: "Spectroscopic properties of Cr-doped and Cr,Li-doped forsterite crystals" J.Phys.Chem.Minerals. 24. 333-339 (1997)
• [文献書誌] A.Sugimoto, Y.Nobe, T.Yamazaki, Y.Anzai, Y.Yamagishi, Y.Segawa and H.Takei: "Spectroscopic properties of Cr-doped melilite crystals" J.Phys.Chem.Minerals. 24. 326-332 (1997)
• [文献書誌] T.Tanaka and H.Takei: "Growth of MgSiO_3 orthoenstatite single crystals by the top-seeded solution growth (TSSG) method" J.Crystal Growth. 180. 206-211 (1997)
• [文献書誌] T.R.Zhao and H.Takei: "Study of the oxidation and reduction kinetics of copper iron oxide [CuFeO_2] in the Cu-Fe-O system" Mater.Res.Bull.32. 1377-1393 (1997)
• [文献書誌] T.Ishida, K.Okada, H.Asaoka, Y.Kazumata, K.Noda and H.Takei: "Two-and four-fold ab-plane torque symmetry in untwinned YBa_2Cu_3O_7 single crystal" Phys.Rev.B56. 11897-11902 (1997)
• [文献書誌] T.Mitsui, T.Shimizu, Y.Imai, Y.Yoda, X.W.Zhang, H.Takei and S.Kikuta: "Mossbauer time spectra of the nuclear forward scattering from coherently vibrating resonant nulei" Jpn.Appl.Phys.36. 6525-6529 (1997)
• [文献書誌] Eds.T.Nishinaga, K.Nishioka, J.Harada, A.Sasaki and H.Takei: "Elsevier Science B.V." Growth mechanism of oxide superconductor crystals (Adv.in the Understanding of Crystal Growth Mechanism), 13 (1997)