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

基本信息

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

项目摘要

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．

今年，我们正在开发用于材料生产的新设备，目的是使用磁场和磁力生产高质量的高性能材料。所开发的设备允许在强磁场中使用物理蒸气相传输来生产晶体和原位观察，并使用透明的玻璃加热器作为加热源，可以加热和观察样品。该设备将购买通用拆分玻璃加热器，该玻璃加热器将与微型CCD摄像头结合使用，并能够插入无制冷剂的无制成超导磁铁的室温孔中。拆分玻璃加热器具有三个独立的加热截面，可以调节每个单独的温度，从而使温度梯度添加到样品生长空间中。设计设备时，我们使用磁场，磁力场和温度作为现有设备上的参数重复了使用尿素作为样品的初步实验。当晶体沉积在线圈的中心时，即，当仅施加磁场并且没有施加磁力时，由于磁场的强度，沉积晶体没有差异。另一方面，当磁力安装在施加磁力的位置时，将晶体沉积的区域根据施加磁力的方向向上移动或向下移动。特别是，当磁力向下施加磁力时，磁力越强，晶体变得越密，晶体变得越多，它们融合在一起的越多。这些结果表明，磁力在定性上可能会影响磁场中物理蒸气相传输方法沉积的降水位置，形态和尿素晶体的密度。但是，由于降水位置的差异，晶体形态的差异也可能是由于设备内温度分布的影响，因此将来有必要使用新设备验证温度分布。