| 研究課題/領域番号 |
18K05272
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
大石 修治 信州大学, 工学部, 特任教授 (50021027)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | フラックス法 / 単結晶 / スクリーニング / 結晶成長 / データサイエンス |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，前年度に引き続き，フラックス結晶育成技術を体系化し，若手研究者にそれを継承すべく，以下4つのアプローチに傾注した。さらに，現在離散するフラックスサイエンスの体系化への足掛かりを得ることにも取り組んだ。
4つのアプローチ：①フラックススクリーニング(FS)法による結晶育成プロセスの新提案，②FS法による酸化物結晶育成，③FS法による非酸化物結晶の育成，④フラックスクリスタルマップの作成と継承の仕組みづくり
本研究の2年目にあたる2019年度の研究では，上述の①と②を継続するとともに，③の研究にも着手した。特に，①に関しては一つのるつぼ内で多点データを取得する方法を確立し，②では，スーパーフラックスとして有機酸塩を活用できることを見いだした。さらに，③では，遷移金属のフッ化物を原料に用いることで，FS法の実現を可能にした。
具体的には，①の取り組みとして，これまでの結晶材料種に加え，ルビー(Al2O3:Cr)をターゲットに据え，1つのるつぼの中にさまざまな結晶面をもつ基板を同時設置することで，同一反応場において多種多様なルビーエピタキシャル結晶成長を実現した。それにより，これまで困難であった溶解度測定を可能とし，フラックスサイエンスの体系化の端緒をつかんだ。また，②において，チタン酸塩の結晶成長のためのスーパーフラックスとして有機酸塩を活用することで，きわめて効率的に高性能な結晶粒子を育成できることを見いだした。さらに，③では，遷移金属のフッ化物を出発原料に用いることで，これまでよりも低温で高品質な非酸化物結晶(遷移金属の酸窒化物や窒化物)を育成できた。①から③の実験により，フラックス結晶育成を体系化するための多種のレシピを獲得でき，データサイエンスへの道筋をつかんだ。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
これまでの多孔セル(るつぼ)だけでなく，１つのるつぼで多点データを取得できるフラックススクリーニング法を確立でき，今後の研究を加速する技術を獲得できた。また，スーパーフラックスとしての有機酸塩の活用や出発原料としてのフッ化物を導入できたため，さまざまなアプローチでフラックス結晶育成レシピを得ることに成功した。さらに，これらを活用して，計算科学や機械学習に着手できたため，最終年度の研究を前倒しで実施する研究体制も構築できた。これらを統合することで，最終目標達成の実現を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の期間内の最終目標は，フラックスサイエンスの体系化の端緒に立つことであり，フラックスクリスタルマップの作成である。そこで最終年度は，今回育成した結晶種や育成手法を活用し，計算科学・機械学習系－実験系のフラックス状態図実証を試み，着実に体系化を目指す。特に，今年度の成果を活用し，状態図を導出する研究に注力する。
また，スーパーフラックスとして見いだした有機酸塩については，新規な活用取り組みであり，データの蓄積を推し進め，体系化の一助とする。
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