バイカラーFe 添加スピネルの成長と評価

抄録

はじめに

Fe を添加したスピネル（MgAl₂O₄）は Fe 濃度、組成比 x=MgO/Al₂O₃、酸素ガス濃度の違いによって種々の色の結晶が得られる。 Fe 添加スピネルについてはセラミックスの色や発光の報告はあるが、結晶育成の報告は少ない。今回は Fe を添加したバイカラースピネルについて報告する。

実験と結果

浮遊帯域溶融法（FZ 法、 Floating zone）を用いて組成比 x=MgO/Al₂O₃ = 1.0～0.5、 Fe 濃度0.1～2.0 mol%、 100 vol%O₂ガスまたは 100 vol%Ar ガスの条件でバイカラーFe 添加スピネル（MgAl₂O₄）を成長した。図 1 に Fe 濃度 1.0mol%、組成比 x=1.0 の条件で成長したバイカラースピネルを示した。また、図 2 に Fe³⁺イオンによる波長 455 nm（青色光）の吸収強度とFe²⁺イオンによる 550 nm（緑色光）の光吸収強度の比率によるスピネルの色の変化を示した。Fe 添加スピネルはピンク色、紫色、緑色、黄色、茶色およびそれらの中間色になることがわかった。