【研究分野】無機工業化学

【研究領域課題番号】09555274 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

窒化ガリウム / 単結晶 / フラックス成長 / 結晶成長 / 結晶構造 / X線回折 / 発光特性 / ナトリウム融液 / 極性 / 表面形態 / X線異常分散 / ナトリウムフラックス / 窒化ガリウム単結晶 / ナトリウムアジ化物

【研究成果の概要】

NaN_3とフラックスの金属ナトリウムおよびガリウムをステンレススチールチューブ内に封入し,650-840℃で72-300時間加熱することにより,六方晶ウルツ型構造の窒化ガリウムの単結晶を作製した.840℃では24時間以内に窒化ガリウムの生成反応が終了した.これより低温では,ガリウム-ナトリウム系の金属間化合物が得られ,この上を窒化ガリウムの層が覆っていた.これらの条件では,窒化ガリウムの生成により長い反応時間を必要とした.
ステンレススチール容器の底から2cmの領域で窒化ガリウム単結晶の析出が観察された.上部は琥珀色から無色の板状単結晶が得られた.大きさは最大で約2mm程度であった.板状結晶はステンレス容器の壁に垂直に成長した.下部は,大きさ0.4-0.7mm程度で暗黄色の角錐状や柱状の単結晶が成長した.密封ステンレス容器内の窒素ガス圧力は,窒化ガリウムの生成とともに減少した.結晶形態の変化より,窒素ガス圧力が次第にGaNの平衡窒素分圧に近づいていることが示唆された.
電子線マイクロプローブ分析では,結晶中に不純物は検出されなかった.カソードルミネッセンススペクトルでは,363nm付近に窒化ガリウムのバンド端付近の発光ピークが観察された.650℃,300時間の条件で作製された無色透明の板状結晶において,もっとも線幅が狭く強度の高いピークが見られた.この結果は,良質のGaN単結晶が結晶成長速度が遅いより低温の条件で育成できることを示すものである.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1999

【配分額】13,700千円 (直接経費: 13,700千円)

【研究分野】林産学

【研究領域課題番号】63440013 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

セルロ-ス結晶 / 電子線回折 / X線回折 / バロニア / ラミ- / マ-セル化 / 磁力線 / 結晶変態 / セルロ-ス / 結晶構造 / 木材セルロ-ス / バクテリアセルロ-ス / バロニアセルロ-ス / 磁場 / ホヤ / 電子顕微鏡 / 単結晶 / セルロースII / セルロース誘導体

【研究成果の概要】

4年間の研究成果を以下にまとめる。
(1)NMRスペクトルによって大別されたバクテリア・バロニア型セルロ-スとコットン・ラミ-型セルロ-スは、それぞれ3斜晶系と単斜晶系のミックス、単斜晶系であることを電子線回折によって明らかにした。
(2)3斜晶系の単位胞は1本のセルロ-ス鎖で構成されていることを初めて示した。従って、セルロ-スIは平行鎖構造であり、バロニアは大単位胞ではないことになり、Honjo & Watanabeの説に替わる新しいモデルが提案された。
(3)種子植物間でも、針葉樹材(N材)、広葉樹材(L材)、タケ類などでセルロ-ス結晶の回折強度や格子面間隔に差があることが分かっている。そこでN材17種、L材61種がバクテリア・バロニア型であるかコットン・ラミ-型であるかを半別分析した結果、N材15種、L材7種がバクテリア・バロニア型であった。ところがN材、L材を精製してホロセルロ-スにすると、すべてがコットン・ラミ-型に変わった。しかし、依然として2つのグル-プ間には差異があることが示された。
(4)セルロ-スIはマ-セル化によって不可逆的にIIに変態する。膨潤初期のアルカリセルロ-スを種々検討した結果、不可逆性はアルカリ膨潤の過程で起こると推定された。
(5)セルロ-ス微結晶を高度に分散させた状態でマ-セル化を行い、電顕、X線回折で調べた結果、X線の変化が生じる処理では、ミクロフィブリルに細かい縦割れや寸断が生じ、ビ-ズ状の粒子が出現するなど、結晶のマクロ形態に大きな変化を生じることが分かった。
(6)ホヤなど高度に結晶化しているセルロ-スミクロフィブリルを用いて、磁力線に対するセルロ-スの配向挙動を調べた。その結果、分子鎖軸が磁力線に垂直に配向することが分かった。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1988 - 1991

【配分額】29,700千円 (直接経費: 29,700千円)