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

开发利用磁力的气相控制和高质量晶体生产工艺

• 批准号: 22K04944
• 负责人: 高橋 弘紀
• 金额: $ 2.25万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04944/
• 关键词: 磁場中気相輸送法; 磁場中結晶成長; 磁気力; 磁気科学; 強磁場; 磁気力場; 磁場中結晶作製; 物理気相輸送法

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．

The use of magnetic field and magnetic force for the purpose of manufacturing high-quality, high-performance materials, this year, the development of new devices for material manufacturing. In the development of the device, in the strong magnetic field, physical phase transport method, crystallization, field observation, heating source, transparent material, heating and observation, etc. The device is universal and divided into two types. The device is purchased from a combination of CCD and other components. The device is freon-free. The temperature of the device is 52 mm. The temperature of the sample growth space is adjusted according to the temperature of the sample. The design of the device is based on the magnetic field of the existing device, and the temperature of the magnetic field is adjusted to the temperature of the test sample. When the center position of the crystal is separated, i.e., when the magnetic field acts on the crystal, the magnetic force acts on the crystal. When the magnetic force is set, the crystal is precipitated, and the magnetic force is moved upward and downward. In particular, the magnetic force in the downward direction is strong, and the crystals are dense, and the crystals are fused together. As a result, the physical phase transport method in the magnetic field affects the precipitation of urea crystals, the precipitation position, the morphology and the concentration of urea crystals. In the future, it is necessary to actively control the temperature distribution in the new device.