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1.多原料供給と、雰囲気ガス中のNH_3およびH_2分圧の制御を可能とする新しい粒子成長炉を設計すると共に、これに伴う合成装置の改造を行った。
2.本研究を開始する時点の課題であったアンドープ試料の発光特性を改善するために、1の装置により、粒子成長過程における各種合成パラメータ(NH_3分圧、H_2分圧、反応温度、および成長速度)依存性を詳細に調べた。その結果、粒子成長炉のガス混合部におけるNH_3分圧が、特に発光特性に対して大きな影響をもつことが判明し、その制御により室温においても明るい発光を示すGaN粉体の合成に成功した。
3.粒子成長過程について、熱力学と反応速度論に基づいた理論的解析を行った。これにより、HCl供給量が15sccmの場合、粒子成長過程の初期において1mm/hを越える極めて早い速度で粒子の成長が起こっていることが予想された。このような過度の成長速度が結晶性に悪影響を及ぼすことが心配されたが、合成実験との比較から、HCl供給量が15sccmを超えない範囲では良好なフォトルミネッセンス(PL)特性が保たれることがわかった。これらの結果により、2段階気相法ではGaN粉体の高速な合成と高い結晶性を両立できることを実証した。
4.化学的に安定と考えられるEu_2O_3に代えて、EuSを原料に用いてGaN粉体の合成を試みた。改造前の合成装置で実験を行ったが、元素分析(EPMA)およびPLによる評価では、Euが混入したことを示す結果は得られていない。現在は、新リアクターによる実験を進めている。
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