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2006 年度 実績報告書

ガスジェット型電磁浮遊炉を用いた球状単結晶Si生成に対する無容器プロセシング

研究課題

研究課題/領域番号 15560646
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

永山 勝久  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (80189167)

キーワード無容器プロセス / ガスジェット浮遊炉 / 次世代3次元デバイス / 球状単結晶Si / Si過冷融液 / 核生成 / 過冷度 / 結晶成長
研究概要

平成18年度は、本申請研究課題の最終年度であり、過去4年間に渡り実施したガスジェット型電磁浮遊炉を用いた球状単結晶Si創製に対し包括的に検討した。なお、本研究で用いた浮遊溶融凝固プロセスは、地上重力場においても宇宙環境同様、無対流下での無容器凝固が実現でき、併せて300K/s程度の速い冷却を可能とし、高過冷度状態でのSi融液からの核生成を検出できる新たな手法となる。さらに、本手法はSiと高周磁場との相互作用(表皮効果)を考慮し、バルク塊状高純度Si(99.999%Si)表面に、高い導電性を有する原子状B及びCを蒸着させる独創的手法を提示し、加熱と溶融のみに電磁力を用い、浮遊と冷却全てを不活性ガスジェット流のみで可能とする、申請者独自のプロセスであり、球状単結晶Si創製を目指し、詳細に実験と解析を行った。その結果、Si表面にB及びCを微量かつ均一に蒸着させた2試料共に浮遊・溶融する新たなプロセスの妥当性が示された。また、Si過冷融液からの核生成に対する最大過冷度ΔTは、C蒸着Siで70K(冷却速度:110K/s)、B蒸着Siで104K(冷却速度:300K/s)の値が明確に計測された。さらに、C蒸着Siでは、低過冷度域(ΔT=30K)において表面はファセット成長を示すが、高過冷度域(ΔT=70K)ではデンドライト生成を示し、C蒸着時間と浮遊溶融凝固Si試料の過冷凝固過程の関係も定量的に認められた。また、凝固後試料の構造解析結果(SEM、XRD)から、過冷度の増大により、結晶粒が微細化され、併せて,優先成長方位が大きく変化する結果も明確化でき、本申請研究が最大の目的とした球状単結晶Si創製に対するガスジェット浮遊プロセスの高い有効性と定量的データ取得がなされたものと考える。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Nd-Fe及びPr-Fe2元高保磁力非平衡相生成に対するガスジェット浮遊プロセスの効果2007

    • 著者名/発表者名
      米村 寛, 東雲 秀司, 永山 勝久
    • 雑誌名

      日本金属学会2007年度140回春期講演大会概要(2007年3月27日) 140

      ページ: 532

  • [雑誌論文] 局在かつ遍歴電子間結合を利用した非平衡生成と構造及び磁性2007

    • 著者名/発表者名
      杉山 智瑛, 永山 勝久
    • 雑誌名

      日本金属学会2007年度140回春期講演大会概要(2007年3月27日) 140

      ページ: 529

  • [雑誌論文] Amorphous Formation and Magnetic Properties of Nd-Fe-Co-Al Alloys by Gas Flow Typo Lovitation2006

    • 著者名/発表者名
      Shuji Azumo, Katsuhisa Nagayama
    • 雑誌名

      Materials Transaction, JIM 47

      ページ: 2842-2845

  • [雑誌論文] Bulk Amorphous Formation and Magnetic Properties of Nd-Fe-Co-Al Alloys by the New Gas Jet Flow Type Levitating Process2006

    • 著者名/発表者名
      Shuji Azumo, Seichi Utsuno, Katsuhisa Nagyama
    • 雑誌名

      Materials Transaction, JIM 47

      ページ: 1568-1571

  • [雑誌論文] ガスジェット浮遊電磁溶融プロセスを用いた希土類-偏移金属-Al系バルクアモルファス生成とNd-Fe系非平衡相の高保磁力発現2006

    • 著者名/発表者名
      永山 勝久, 宇都野 正史, 東雲 秀司
    • 雑誌名

      日本マイクログラビティ応用学会誌 23

      ページ: 8-14

  • [雑誌論文] ガスジェット浮遊型電磁溶融プロセスによって作成したLa-Cu-Ni-Co-AlおよびNd-Fe-Co-Al系バルク状近似アモルファス合金2006

    • 著者名/発表者名
      東雲 秀司, 宇都野 正史, 永山 勝久
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 70

      ページ: 138-141

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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