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セラミックス表面・界面グループ

セラミックスは微粒子、界面、表面の反応場を有しそれぞれで機能性を有しています。本研究グループでは合成に着目し表面と界面が動作する事でなし得る合成と機能性に着目して研究を進めます。特に、難焼結性材料を合成のターゲットに置き、ソフト化学合成、固相反応法で反応場を制御し、さらに、イオン注入、HIPで反応性を高めます。得られた合成物をセクター型質量分析装置、低速イオン散乱、分光法等で解析し、高温で動作するメカニズムの推定に欠陥化学を利用し、合成の要素技術を集積しさらなるセラミックス科学を目指します。

研究対象

緻密なセラミックスを得難い難焼結性の物質を研究の対象としています。例えば、酸化スズ(SnO2)、酸化ガリウム (Ga2O3) 、酸化ランタン(La2O3) 、酸化インジウム(In2O3)他、様々な組成の酸化物です。様々な酸化物をソフト化学合成で粉末を合成したり、固相反応法で反応場を制御します。これらを緻密かつ大気安定性を向上させ、緻密化に効果的な添加物の焼結時のメカニズムを解明します。ソフト化学合成の粉末や緻密化したセラミックスから薄膜を合成し、電気的な特性測定を行う事により新しい特性を見いだす事を目指します。


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イオン注入法を利用して最適な添加物の仮焼温度を探ります。Zn注入SnO2では、Znの蒸発、固溶濃度、拡散係数等が得られ、最適な仮焼温度を見つける事ができます。


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難焼結性酸化スズ(SnO2)は微量のZnO添加で緻密化します。緻密化したSnO2を重水(D2O)で熱処理すると重水素の移動経路を観察できます。


主要設備等

完全2重収束の光学系を有する質量分析装置です。微量元素の検出、同位体分析、水素分析で使います。(図1)

200keVのエネルギーでイオン注入可能な装置です。ガスは勿論、20種類程の金属イオンを注入出来ます。(図2)

「図1」の画像

図1


「図2」の画像

図2




最近の主要な成果等

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ソフト化学的手法により合成した特異な形状を有する酸化亜鉛(ZnO)粒子のSEM写真です。様々な形状を作り出す事が出来ます。


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ピラミッド形状のZnO粒子から得られたエタノールガスのセンサ特性です。この形状の粒子は非常に応答特性の良く、形状を構成する結晶面がガスセンサ特性に効いている事が分かりました。


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Znを利用して緻密化した酸化スズターゲットを用いたスパッタ膜の水素、エタノールの応答特性です。Znの添加でエタノールの応答特性が改善しています。


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エタノールや水素に反応するSnO2薄膜試料で低速イオン散乱で得られた最表面組成です。最表面の化学組成はバルクと異なりZn濃度が高い事が分かります。


お問い合わせ先

セラミックス表面・界面グループ
〒305-0044 茨城県つくば市並木1-1
TEL: 029-860-4434
E-Mail: SAKAGUCHI.Isao=nims.go.jp([ = ] を [ @ ] にしてください)
国立研究開発法人物質・材料研究機構
〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
TEL.029-859-2000 (代表)
FAX.029-859-2029