発表のポイント
- 融点が3,400℃以上と高く熱処理炉などに使うタングステン（W）のるつぼを用いて結晶を成長させる新技術を開発し、従来は困難だった2,200℃以上の高温で様々な酸化物単結晶を作製することに成功しました。
- 新技術で融点が2,200℃以上の高密度酸化物（約9.7 g/cm3）の単結晶作製に成功し、希土類の添加で発光も確認しました。これらは高エネルギー応答や高速発光のシンチレータとして応用が期待されます。
- 他にも様々な酸化物の単結晶作製にも成功し、高温における多様な酸化物単結晶の新物質開発への展開が期待されます。
概要
半導体や電子機器、光学機器等に用いられる付加価値の高い単結晶の一部は、これまで使用可能温度が2,200℃以下のイリジウム（Ir）や白金（Pt）製のるつぼを用いた単結晶成長で材料開発や量産が行われてきました。そのため、それらの貴金属のるつぼでは、2,200℃を超える高温域の材料開発はほとんど進められてきませんでした。
東北大学金属材料研究所の横田有為准教授と吉川彰教授らからなる研究グループは、融点が3,400℃を超えるW製のるつぼに着目し、新たな結晶成長技術を開発しました。Wるつぼは酸化物融液と反応することや結晶内への混入の懸念がありました。今回、反応や混入のメカニズムを解明して反応や混入を抑制した技術を実現しました。この結晶成長技術は、従来では困難だった2,200℃を超える高融点の酸化物単結晶の新物質探索や量産製造に大きく貢献することが期待されます。これまでに既存シンチレータを超える高密度単結晶の開発に成功しており、多様な用途の新物質創製に寄与することが期待されます。
本研究成果は、2025 年8 月8日（現地時間）に科学誌Scientific Reportsに掲載されました。
詳細
- プレスリリース本文 [PDF: 730KB]
- Scientific Reports [DOI: 10.1038/s41598-025-12535-0]
図1：既存の酸化物・フッ化物・ハロゲン化物シンチレータ単結晶の融点とバンドギャップ。Ir、Pt-Rh、Ptるつぼで結晶成長可能な領域と、これまで貴金属るつぼでは十分に材料探索が行われてこなかった領域が示されています。