高圧下におけるスクッテルド鉱型化合物の大型単結晶育成と物性異常

高压下Skutterd矿型化合物的大单晶生长和异常物理性质

• 批准号: 13874040
• 负责人: 城谷 一民
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13874040/
• 关键词: 高温高圧; 単結晶; スクッテルド鉱型化合物; CoP_3

スクッテルド鉱型化合物LnT_4X_<12>(Ln = lanthanide, T = transition metals, X = P, As, Sb)は超伝導、金属一絶縁体転移、強磁性や反強磁性など多様な物性を示すうえ、熱電材料など実用面からも注目される興味深い化合物である。これらはスズフラックス法を用いて合成されるのが普通であるが、我々は高圧合成法を用いて多くの新スクッテルド鉱型化合物の開発に成功し、大きな成果を上げている。しかし単結晶の作製は行っていなかった。精密な物性研究には単結晶が不可欠である。スズフラックス法では単結晶の育成は可能であるが、大きな単結晶を造るのが難しい。中性子回折や超音波の測定には大型の単結晶を必要とするので、スズフラックス法は適当でない。我々はすでに黒リンの大型単結晶を高温、高圧下で育成させることに成功している。この技術を用いれば、スクッテルド鉱型化合物の単結晶の育成ができると考え、比較的単純で融点も低いCoP_3を取り上げた。CoSb_3は熱電材料としては最も研究されており、当然のことながら同族のCoP_3にも注目が集まっている。キュウビックアンビル型高圧装置を用い、CoとPを化学量論的にとり、高圧装置にセットして、3.5GPaまで加圧する。その後、温度を1100℃まで上昇させて、CoP_3をまず合成する。再び加熱して1600℃まで上昇させてCoP_3を融解した後、1分に約1℃の割合でゆっくりと温度を低下させる。約1000℃になった所で急冷した。取り出してみると大型単結晶の育成が認められた。ラウエ写真でも単結晶のスポットが見出された。スクッテルド鉱型化合物の高温高圧下における単結晶の育成は世界で初めて行われたものなので、現在特許を申請中である。CoP_3の熱起電力、電気抵抗率、熱伝導率なども測定し、熱電特性を評価し興味深い結果を得ている。

LnT_4X_<12>(Ln = lanthanide, T = transition metals, X = P, As, Sb) is a compound with superconductivity, metal phase transition, ferromagnetism and antiferromagnetism. The development of a variety of novel compounds by high pressure synthesis has been successful and fruitful.しかし単结晶の作制は行っていなかった。Precision property research is indispensable for crystallization. It is difficult to cultivate crystals in the same way as it is possible to cultivate crystals in different ways. The ultrasonic method for the determination of neutral reflection is suitable for large crystals. We have successfully grown large crystals under high temperature and high pressure. This technology is used to develop single crystals of high-purity compounds, such as CoP_3. CoSb_3 is a pyroelectric material, and it is of course the most interesting to study CoP_3. High pressure equipment, high pressure equipment After the temperature rises to 1100℃, CoP_3 is synthesized. After heating to 1600℃, CoP_3 was melted, and the temperature was lowered by 1 minute. About 1000℃, the temperature is rapidly cooled. The growth of large crystals is recognized. It is the first time that the United States has made such a mistake. High temperature and high pressure crystallization of stark-type compounds in the early stages of the world, and now the application for licensing CoP_3 thermal power, electrical resistivity, thermal conductivity, thermoelectric characteristics, evaluation of interest and results

项目成果

C. Sekine, K. Akita, N. Yanase, I. Shirotani, I. Inagawa and C. Lee: "Thermoelectric properties of CeRu_4P_<12> and CeOs_4P_<12> with filled skutterudite-type structure"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. 3326-3329 (2001)

C. Sekine、K. Akita、N. Yanase、I. Shirotani、I. Inakawa 和 C. Lee：“具有填充方钴矿型结构的 CeRu_4P_<12> 和 CeOs_4P_<12> 的热电性能”Jpn。

C.H. Lee, H. Matsuhata, A. Yamamoto, T. Ohta, H. Takazawa, K. Ueno, C. Sekine, I. Shirotani, T. Hirayama, Y. Ikuhara: "Structural phase transition accompanied by metal-insulator transition in PrRu_4P_<12>,"J. Phys. Condensed Matter. 13. L45-L48 (2001)

C.H.