2014 Fiscal Year Research-status Report
元素ドーピングによるアルミン酸カルシウム・エレクトライド単結晶の電子活性機能創製
| Project/Area Number |
25420708
|
|---|
| Research Institution | University of Yamanashi |
|---|
Principal Investigator |
田中 功 山梨大学, 総合研究部, 教授 (40155114)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | アルミン酸カルシウム / エレクトライド / 単結晶育成 / FZ法 / ブリッジマン法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
In等の稀少金属を用いない透明導電体や高効率電子放出材料の開発を目指して、アルミン酸カルシウム(Ca12Al14O33;以下、C12A7 と略す)中に遷移金属元素や希土類金属元素をドープしたC12A7高品質バルク単結晶を育成し、その育成結晶を用いて熱処理により高 伝導率のエレクトライド結晶を合成する条件を明らかにするとともに、元素ドーピング効果を詳細に調べることでITOに匹敵する高導電体発見の手がかりを掴むことを目的としている。また、C12A7エレクトライド単結晶を直接に育成する方法についても検討して、高品質C12A7エレクトライド単結晶の直接合成を行っている。
平成26年度は、1.TSFZ法による銅置換 C12A7単結晶の育成、2.希土類元素を添加したC12A7単結晶の育成と固溶領域の検討、3. C12A7エレクトライド単結晶の直接育成を実施した。銅置換C12A7単結晶の育成において、Cu濃度の分布が結晶成長界面の形状に依存することが明らかになり、加熱ミラーを傾斜することで改善できることがわかった。希土類元素として Y, Nd, Eu, Gd, Hoを添加したC12A7単結晶の育成では、育成条件を最適化することで添加濃度0.1at%において気泡や異相を含まない単結晶を得ることができた。C12A7エレクトライド単結晶の直接育成はカーボンルツボを用いて垂直ブリッジマン法により行った。C12A7化学量論組成より3.0～4.0 mol%CaO過剰な原料を用いて結晶育成を行ったところ、3.4 mol%CaO過剰組成においてCaAl2O4などの異相がほとんど析出していない結晶を得ることができた。その育成結晶は黒色不透明であったが、電気伝導率が7.8E-8 S/cmと非常に小さく、これは粒界の影響によるものと考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Cu置換C12A7単結晶の育成およびブリッジマン法によるC12A7エレクトライド単結晶の育成については、研究目的を達成する目途が立っている。しかし、希土類元素置換C12A7において、固溶限界が推定値よりかなり小さいため、結晶育成条件の最適化に時間がかかっており、エレクトライド化やその特性評価を実施するまでに至っていない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
Cu置換C12A7においては、前年度の研究を継続してTSFZ法による結晶育成を行い、均一組成の単結晶育成に最適な条件を決定する。
C12A7エレクトライド単結晶のブリッジマン法による直接育成を継続して行う。育成結晶は、導電率およびESRによる電子濃度の測定を行い、育成条件との相関を明らかにして高導電率化を目指す。
希土類元素置換C12A7において、厳密な固溶限界の決定や分配係数の検討を行い、その結果を基に溶媒を用いたTSFZ法による単結晶育成を行い 、最適な育成条件を決定する。
育成結晶は、エレクトライド化を行い、無添加とドーパント添加C12A7エレクトライド結晶について、ドーパントの種類や濃度と導電率との相関を明らかにする。また、現有のESR測定装置を用いて測定・解析することによりドーピング金属イオンの原子価状態を明らかにする。
これらの実験を通して、より高い導電率をもつエレクトライド結晶の合成条件を探索する。
|
Research Products
(4 results)
