磁気力による気相制御と高品質結晶作製プロセスの開発

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磁場や磁気力を利用した高品質，高機能材料の作製を目的として，本年度は材料作製に用いる新たな装置の開発を進めている．開発中の装置は，強磁場中で物理気相輸送法による結晶作製とその場観察を可能とするもので，加熱源に透明ガラスヒーターを用いることで試料の加熱と観察を可能にしている．装置は汎用型の分割型ガラスヒーターを購入し，マイクロCCDカメラ等と組み合わせ，無冷媒超伝導マグネットの室温ボア52mmに挿入できるようにする．分割型ガラスヒーターは加熱部が3分割され，それぞれ独立に温調ができるため，試料成長空間に温度勾配を付けることが可能となる．装置の設計にあたり，既存の装置で磁場，磁気力場や温度をパラメータとして，尿素を試料とした予備実験を繰り返した．結晶をコイルの中心位置で析出させた場合，即ち，磁場のみが作用し磁気力が働かない位置の場合，析出した結晶には磁場の強さによる違いは見られなかった．一方，磁気力が働く位置に設置した場合には，結晶の析出する領域が磁気力の働く向きに従って上方あるいは下方に移動した．特に下向きに磁気力が働く場合には，磁気力が強くなるほど結晶が密集し，結晶同士が融合していた．これらの結果から，磁場中物理気相輸送法によって析出する尿素結晶は，析出位置や形態，密集度に磁気力が影響していることが定性的には言えることが分かった．ただし，結晶の形態の違いには析出位置の違いによる装置内の温度分布の影響も考えられるため，今後は新しい装置で温度分布を積極的に制御した実験による検証が必要である．