ペロブスカイト型結晶構造の変形における組成変動と熱的条件の効果

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10490009
• 研究機関: 弘前大学
• 研究代表者: 堀内 弘之 弘前大学, 教育学部, 教授 (80029892)
• 研究分担者: 鎌田 耕太郎 弘前大学, 教育学部, 教授 (20233926) ; 宍戸 統悦 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (50125580)
• キーワード: ペロブスカイト構造 / 希土類オルソアルミネート / 硼化物ペロブスカイト / 構造相転移 / X線回析 / 熱分析 / イオン半径 / 相関係

研究概要

ABX_3の化学組成をもつペロブスカイト型相に対し、組成と安定に存在する相について、試料の育成、X線回折による構造評価の観点から考察した。
1.Xを酸素とする複酸化物:Aイオンに希土類イオンの他Sr、Ca、Baなどのアルカリ土類2価イオン、Bイオンに主として4価の希土類イオンを採用し、そのイオン置換に対する構造変化を追跡し、その結果をこれまでに調べたRA1O_3やRGaO_3(R:希土類元素)の構造変化の振る舞いとを対比させた。特にBa(Ln1,Ln2)O_3、Ba(Ln,Zr)O_3のようにBイオンに異種の4価希土類イオン、あるいはZr^<4+>と4価希土類イオンとを組み合わせることにより、斜方晶系、三方晶系(菱面体格子)、立方晶系の異なる格子型の選択や格子変形の度合いを、イオン種の組合わせ、置換量によって制御できることを明らかにした。(Nd,Sm)RA1O_3にみられた構造変化に比べて構造型、格子変形などについてさらに広範囲にわたる興味深い挙動の発現が期待される。
2.ホウ化物RRh_3Bx-RRh_3(R:希土類元素):硼素の不定比性とペロブスカイト型相の安定に存在する範囲、硬度、耐酸化性など物性との関係を考察した。試料は主としてアークメルト法によって作成し、相の解析は熱分析および粉末X線回折法による。ScRh_3Bxにおいては、x=0.0のScRh_3もx=1.0のScRh_3Bもいずれも空間群Pm3mの立方晶となる。ここでScRh_3はAuCu_3型構造であり、ScRh_3Bは理想的立方晶のペロブスカイト型構造となる。ここで興味深い点は、格子定数の変化からみてScRh_3Bxにおいてxは極めて広い範囲、殆どx=0〜1の範囲でペロブスカイト相が存在すると見られる。一方、GdRh_3BxやHoRh_3Bxにおいてもペロブスカイト型相として安定に存在する上でxに広い範囲での不定比性があるようにみられるがペロブスカイト相として安定に存在するためにはx値に下限があり、一定量より減じると不安定となり他相に分解する。これらのペロブスカイト相はいずれも理想的立方晶に対応する格子を示す。

研究成果

• [文献書誌] Toetsu SHISHIDO: "XPS and magnetic measurements for perovskite-type HoRh_3B"Japanese Journal of Applied Physics, Letter. 283. 91-94 (1999)
• [文献書誌] Toetsu SHISHIDO: "Molten metal flux growth and characterizations of a new compound PrRh_<4.8>B_2 single crystals"Journal of Alloys and Compounds. 283. 133-138 (1999)
• [文献書誌] Shigeru OKADA: "Growth condition, electrical resistivity, microhardness and thermal properties of PrRh_<4.8>B_2 single crystals synthesized from high-temperature copper solutions"Journal of the Ceramic Society of Japan. 107. 184-186 (1999)
• [文献書誌] 宍戸統悦: "不定比ペロブスカイト型化合物YRh_3B_x、YRh_3B_x及びYRh_3B_xC_<1-x>のB又はC量xの変化に伴う格子定数の変化"Journal of the Ceramic Society of Japan. 107. 648-651 (1999)
• [文献書誌] 宍戸統悦: "溶融Cuをフラックスとして得た新しい層状化合物PrRh4.8B2単結晶の化学状態および性質"日本セラミックス協会学術論文誌. 107. 1087-1092 (1999)
• [文献書誌] Toetsu SHISHIDO: "Solid solution range of boron, microhardness and oxidation resistance of the perovskite type-RERh_3B_x (RE=Gd,Y,Sc) compounds"Journal of Alloys and Compounds. 291. 52-56 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "希土類イオン置換によるペロブスカイト型構造相転移の制御"平成10年度東北大学研究部共同利用報告書. 168-169 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "ペロブスカイト型希土類アルミネートにおける相変態の制御"平成10年度科学研究費補助金特定領域研究A「材料組織制御をめざした相変態の微視的機構の解明」研究成果報告書. 135-136 (1999)
• [文献書誌] Hiroyuki HORIUCHI: "Phase Transition of (Nd,Sm)AlO_3"Proceedings of International Conference on Solid-Solid Phase Transformations'99(JIMIC-3),Eds, M.Koiwa, The Japan Institute of Metals. 1397-1400 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "ペロブスカイト型固容体Ba(Ce,Tb)O_3,Ba(Pr,Tb)O_3の合成と構造"日本化学会第76回春季年会講演要旨集. 2E14 (1999)
• [文献書誌] 宍戸統悦: "新しい化合物PrRh_<4.8>B_2の合成と性質"日本化学会第76回春季年会講演要旨. 3E143 (1999)
• [文献書誌] 岡田繁: "不定比化合物ScRh_3B_xの硬さと対酸化性"日本化学会第76回春季年会講演要旨. 3E144 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "ペロブスカイト型ABO_3におけるBイオン置換による構造変化の考察"日本鉱物学会年会講演要旨集. A18 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "ペロブスカイト型ABO_3のBイオン半径に伴う構造変化"日本結晶学会講演要旨集. B212 (1999)
• [文献書誌] 堀内弘之: "ペロブスカイト型複酸化物における相変態の制御"平成9〜11年度科学研究費補助金特定領域研究A「材料組織制御をめざした相変態の微視的機構の解明」研究成果報告書. 171-172 (2000)
• [文献書誌] 宍戸統悦: "ペロブスカイト型化合物ScRh_3B_xのB量変化と硬度、耐酸化性の関係"日本セラミックス協会学術論文誌. (発表予定). (2000)