| 研究概要 |
現在用いられている結晶材料のほとんどは構造材料、機能材料を問わず、液相からの凝固で製造されている。従って、結晶材料の特性は凝固の段階でほぼ決定されていると言っても過言ではない。これは、シリコンを例に取れば明らかである。高純度の無欠陥の単結晶が凝固時に得られなければ、以降にいかなる手段を尽くしても使用に耐えるような特性は得られない。このように、凝固過程を制御することは、すぐれた特性を有する結晶材料の製造あるいは開発にとって極めて重要である。凝固過程の制御のためには凝固のフロントである固液界面の挙動に関する詳細な知識を持つことが必須である。
本研究では、透過電子顕微鏡内その場加熱実験により、固液界面を高分解能で観察した。固液界面には1〜2monolayerの厚さの中間遷移層が存在することを初めて実験的に見いだした。この遷移層は結晶成長中にはその厚さを増加させ、結晶成長において重要な役割を果たすことを示した。また、固液界面近傍での合金元素の分布に関してもEDX,EELSなどの手法を駆使して検出できることを示した。さらに、ビスマス,アルミニウム,インヂウムなどの液体クラスターの接触角が約20nm以下ではバルクの液体の接触角より大幅に低下することを見いだした。これは固液界面近傍における液体の構造がバルクの液体の構造とは異なることを示すものであり、本研究によって液体の電子顕微鏡学という新しい分野が拓かれたといえよう。
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