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Establishment of Highly Ordered Structured Growth Process from Gas Phase Using High-speed Chemical Vapor Deposition and In-situ Observation

利用高速化学气相沉积和原位观察建立气相高度有序结构化生长过程

基本信息

批准号：
21J11881
负责人：
松本昭源
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々の研究グループでは、レーザー加熱を援用した化学気相析出法を利用することで、従来の気相法では到達し得ない高速成膜かつ特異な微細構造を有するセラミックスコーティングを報告してきた。中でも、申請者らは当研究費のHfO2-Al2O3系コーティングの合成を進める中で、気相から直接、相分離構造を有するHfO2-Al2O3系コーティングが合成できることを見出した。2021年度は、これら気相からの相分離構造をシンチレータ材料へ応用するために、まずは、各種添加元素を導入した希土類酸化物の単相の気相合成に取り組んだ。対象としては、Eu3+添加Y2O3やCe3+添加Lu3Al5O12に取り組んだ。原料には、ＹやLu、Alの有機金属原料を用い、原料炉内で所定の温度へと昇温させて前駆体ガスとした。基板には、セラミックス平板や核種酸化物の単結晶平板を用いて、加熱ステージ上で予熱した後、赤外レーザー照射によって加熱した。合成した試料は、Ｘ線回折により相同定を行い、微細組織は走査型電子顕微鏡によって観察した。フォトルミネッセンス特性は、蛍光分光光度計で測定し、シンチレーション特性はＸ線照射下またはアルファ線照射下にて卓上分光器や光電子増倍管を用いて測定した。X線照射下で、気相合成したCe3+:Lu3Al5O12膜は単結晶体と同様の5d-4f遷移由来による緑色の発光を示した。また、アルファ線照射下でのシンチレーション減衰プロファイルの測定より、合成したCe3+:Lu3Al5O12膜は、従来の単結晶体よりも早い応答特性を示すことが分かった。これは、溶融凝固法では到達し得ない高い添加元素濃度によるものと推察される。これら結果より、気相合成によってCe3+:Lu3Al5O12系シンチレータの合成を実証できた。この結果は、査読付き国際誌 (Sensor and Materials誌) に投稿、受理されている。

In our research, we use chemical phase precipitation method to achieve high speed film formation and special microstructure. In addition, the applicant's research fee for the synthesis of HfO2-Al2O3 system is proposed. In 2021, the phase separation structure of the rare earth acid compound was selected by introducing various additive elements into the rare earth acid compound. For Eu3 +, Y2O3 or Ce3 +, Lu3Al5O12 is added. Raw materials, Y, Lu, Al, organic metal raw materials, raw material furnace temperature, temperature The substrate is heated by heating and irradiation. Synthesis of samples, X-ray reflection of the same line, micro-tissue scanning electron microscopy The characteristics of the compound were determined by spectrophotometry under X-ray irradiation and by spectrometer and photoelectron multiplier tube. X-ray irradiation, phase synthesis, Ce3+:Lu3Al 5O 12 film, single crystal, and the origin of 5d-4f migration, green emission. Measurement and synthesis of Ce3 +: Lu3Al5O12 film under irradiation with ultraviolet radiation; and characterization of early response of single crystals. The method of dissolution and solidification can not reach the high concentration of added elements. The results show that Ce3 +: Lu3Al5O12 system can be synthesized successfully. The results of this survey are submitted and accepted in the International Journal of Sensor and Materials.