固体酸化物形燃料電池発電条件では、セリア電解質はリーク電流を生じ、開回路電圧(OCV)が低下し、効率低下の要因となる。OCVは電解質の厚みやセル構造に影響を受け、500℃のOCVはアノード支持形(電解質厚み 約15 μm)では0.89 V、カソード支持形(約12 μm)においては0.78 Vと低い。本研究では、Ce_0.9Gd_0.1O_1.95電解質の電極支持形セルを作製し、リーク電流量を推算し、セリア形SOFCの効率を検討した。

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電気化学反応を利用したセラミックリアクターは、エネルギー－物質間の高効率変換が可能であり、燃料電池(SOFC)、環境浄化、水素製造(SOEC)分野への応用が期待できる。本研究では、Zr_0.89Sc_0.1Ce_0.01O_1.95電解質形リアクターを用い、650～700℃の水蒸気電解による水素製造を検討した。

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セラミックリアクター開発プロジェクトにおいて、2mm径のチューブ型セルを1cm3に集積したキューブ型集積体で、2 W/cm3の高出力密度を得ているが、集積体単位が小さく、kWクラスのモジュールを作製するためには、多くの接続が必要となり、接続ロス、コスト的な観点から厳しい面も有する。そこで、キューブ型集積体を出来る限り大きくするとともに、集電ロスを小さくするため、薄膜電解質の研削や、銀ペーストによる緻密な端子形成、セラミックス部品への三次元的な導電性パス構築技術などを組み合わせ、チューブ型セルを直列接続した集積体を作製した。その詳細を報告する。

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小型高効率のセラミックリアクターは燃料電池でのモバイル電源や排ガス浄化等の機能性フィルターとして重要である。さらに、小型で反応面積の高い高密度のセラミックリアクターモジュールを連続的に形成する技術はそれらリアクターを容易に製造する技術として必要である。本研究では、ハニカム型SOFCの端面処理方法および処理の有無による性能の差について報告する。

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小型高効率のセラミックリアクターは燃料電池でのモバイル電源や排ガス浄化等の機能性フィルターとして重要である。さらに、小型で反応面積の高い高密度のセラミックリアクターモジュールを連続的に形成する技術はそれらリアクターを容易に製造する技術として必要である。本研究では、ハニカム型SOFCを作製する上で最も重要なチャンネル内への電解質製膜について、膜質向上と膜厚制御に取り組んだ結果について報告する。

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湿式法による多成分系パイロクロア型酸化物触媒の合成と、得られた各触媒のXRD、BET、TG-DTA、SEMなどによるキャラクタリゼーション、さらに、PEFCにおける酸素還元特性等の燃料電池電極触媒特性を検討した。

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La0.9Sr0.1Ga0.8Mg0.2O3-δ （LSGM）はジルコニア系電解質より高い酸化物イオン伝導性を有し、低温作動の固体酸化物型燃料電池（LT-SOFC）の電解質材として有望である。しかしSOFCセルの焼結過程においてアノード構成材料であるNiやジルコニアと反応相を形成し電解質／アノード界面抵抗が増大してしまう。 RFマグネトロンスパッタリング法により作製した膜は一次粒子が非常に小さいため、比較的低温でも焼結可能となる。 そこで本研究では、各アノード構成材料とLSGMとの反応性を調べ、RFマグネトロンスパッタリング法によって作製したLSGM薄膜の電解質抵抗や緻密さを評価した。

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我々はこれまでに、ポリカルボシラン(PCS)とポリビニルシラン(PVS)からなるケイ素系ポリマーブレンドから放射線酸化不融化を利用して壁厚が5ミクロンのSiCマイクロチューブや、水素／窒素の分離比が12のSiC水素分離膜を開発してきた。これまでの研究から、PCS-PVSポリマーブレンドの放射線酸化不融化は、PCSのみの場合と比較して、低線量で達成できることが実験的に分かっている。本研究では、PCS-PVSポリマーブレンドの放射線酸化メカニズムをガス分析、赤外分光分析等により調べ、PVSのブレンド効果について検討した。

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Porous self-bonded silicon carbide (SiC) ceramics were fabricated at temperatures ranging from 1700 to 1850 ^oC using SiC, silicon, and three different carbon (C) sources, including carbon black, phenol resin, and xylene resin. The effects of the Si:C ratio and carbon source on properties were investigated as a function of sintering temperature. It was possible to fabricate self-bonded SiC ceramics with porosities ranging from 36% to 53%. The maximum strength of self-bonded SiC ceramics was obtained when the carbon source was carbon black and the Si:C ratio was 5:1.

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Porous silicon carbide ceramics were prepared from a carbon-filled polysiloxane by carbothermal reduction. The fabrication process involved three step: (i) the pyrolysis of polysiloxane at 1100^oC, which leads to the conversion of polysiloxane to silicon oxycarbide (SiOC); (ii) the carbothermal reduction of SiOC and C mixture at 1450^oC, which converts the mixture to a SiC ceramic; and (iii) liquid phase sintering of the SiC using Al₂O₃-Y₂O₃ as a sintering additive at various temperatures.
By controlling the template content and sintering temperature, it was possible to adjust the porosity in a range of 39% to 88%. The flexural and compressive strengths of porous SiC ceramics with ~40% porosity were ~100 MPa and ~290 MPa, respectively.

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Sintering additives play an important role not only on the densification but also on the microstructural development and the resulting properties of SiC ceramics. In this work, the effect of additive composition on the sinterability of SiC powders was investigated. Various additives (B, Al, AlN, Si₃N₄, CuO, and Sc₂O₃-AlN) were investigated for sintering SiC powders. The Sc₂O₃-AlN composition showed the highest sintered density (99.8%) among the compositions investigated herein. The effect of annealing on sintered density and microstructure was investigated for the composition. Microstructure, electrical resistivity, and strength of some selected SiC ceramics are presented.

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使用済み核燃料の処分に関する研究。超ウラン元素は長期にわたる毒性を持つため、原子炉等で核変換処分することが考えられている。核変換処分時の保持材料として窒化ケイ素セラミックスに注目した。長寿命核種の模擬材として二酸化セリウム、二酸化ウランもしくは二酸化プルトニウム(16～50 mass%)を添加し、さらに焼結助剤としてシリカ(3 mass%)、マグネシア(5 mass%)を添加した窒化ケイ素焼結体を作製した。焼結温度は比較的低温の1450～1650℃とした。セリウム添加試料について、密度測定、微構造観察、室温～800℃までの熱伝導度測定を行った。ウラン、プルトニウム添加試料については、密度測定、外観観察を行った。

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本研究では放電プラズマ焼結(SPS)法によって窒化硅素に焼結助剤に添加した多孔体窒化硅素を作成した。SPS法は原料の粒子間での急速局部加熱が可能であると言われている。この方法により粒成長を抑制した状態で粒子間の結合が強固になるため、機械的強度の向上が期待される。SPS法により試料を作成するにあたって焼結条件の調査、焼結助剤の調査を行うことで、多孔体窒化硅素の制御を行った。

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本研究は，酸化タンタル粉末を原料とした流動層還元反応により，窒化物および炭化物セラミックスの合成を試みたものである．高純度アルミナ管を電気炉の中心に設置したものを反応器とし，加熱を6℃/minで行った．反応ガスは窒素とアンモニアを使用し,別途導入管より窒素をキャリアガスとしてヘキサンを装置中央部に導入した．反応条件は900℃で試料投入後に60 min保持した．その後1100～1400℃まで6℃/minで昇温し1～2hr保持した．得られた生成粉末はXRDによる相の同定，BET比表面積測定，内部標準法による格子定数の算出，粒度分布測定，SEMによる形態観察により評価した．

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　TiNは高硬度、高融点という特性を持つ。しかし、難焼結性のため単独では扱いにくい。 　そこで本研究では、TiNとAl2O3とを組み合わせた複合材料の作製を目的としている。 　原料粉末はTiNとAl2O3を混合したものを使用した。TiN粉末は市販のTiO2を浮上式還元窒化することによって得たものを使用し、Al2O3粉末は市販のものを使用した。原料粉の混合比はTiN20wt％とした。Al2O3の粒径は3種類使用した。焼結は多目的高温炉で行った。真空焼結とホットプレス焼結を行い、それぞれ比較した。 　得られた焼結体の評価は、密度測定、ビッカース硬度測定、SEM写真観察により行った。

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ナノオーダーのTiO₂粉末（粒径約30nm）を原料として，流動層還元炭窒化反応を行い焼結性に富む微細なTiCN系化合物粉末の合成を試みた．反応温度は1550℃，反応時間は2時間とした．窒素源及び流動化ガスとしてはN₂ガスを用い，反応装置内に別途，還元剤及び炭素源となる炭化水素(C₆H₁₄（ヘキサン），C₆H₆（ベンゼン），C₆H₁₂（1-ヘキセン）)をN₂ガスをキャリアガスとして導入した．各実験条件で生成した粉末についてXRDによる相の同定，内部標準法による格子定数測定，粒度分布測定，SEMによる形態観察を行い評価した．

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異なる物質の単層薄膜を周期的に積層させた積層薄膜では、周期性を制御することによって新たな物性を引き出せる可能性が示唆されている。そして実際に、積層薄膜の積層周期を変化させることによって、積層に用いた物質の単層薄膜よりも高硬度の薄膜が得られることが多数報告されている。本研究では、イオンビームスパッタリング法を用いて、CrNとTiNの単層薄膜を積層周期と積層比率を変化させて成膜を行い、CrN/TiN積層薄膜を作成した。それぞれのCrN/TiN積層薄膜の構造および機械的特性の評価を行い、積層周期と積層比率の変化による積層薄膜の硬さ向上の機構について検討した。

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This work reports on the effect of CeO₂ and/or Cr₂O₃ addition on the mechanical properties of Al₂O₃-mullite-ZrO₂ composites. The amount of additives added was 1.5wt%CeO₂, 1.5wt%Cr₂O₃ and the mixture of 1.5wt%CeO₂ and 1.5 wt%Cr₂O₃. Bulk composites have been sintered by using pressure-less sintering method. Phases, microstructure, density and porosity of sintered composites were characterized. Flexural strength and fracture toughness were also determined. The results from mechanical tests showed that the highest flexural strength was obtained with the mixture of CeO₂ and Cr₂O₃ addition, while the highest fracture toughness was obtained with CeO₂ addition.

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半導体素子の微細配線化に伴い、静電チャックは半導体製造装置中でSiウエーハを吸着する機構として広く用いられてきている。我々はJRタイプの静電チャック用素材としてAl₂O₃にTiO₂を微量添加し、体積抵抗率を10⁸～10¹¹Ωcmに制御した素材を開発した。これまでに本素材はアルミナの粒子径が１～３μｍで、その粒界部に酸化チタンが偏析すること、さらにこの酸化チタンが導電パスを形成することを報告している。本報では、粒界部を球面収差補正走査透過型電子顕微鏡（STEM）を用いて、高角度散乱暗視野（HAADF）像による観察及び電子エネルギー損失分光（EELS）による分析を行なった。その結果、粒界部に偏析したTiは約２nmの幅で存在していることが分かった。

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積層型圧電素子の内部電極をAg/PdからCuに変更することで大きなコストメリットが得られるが、Cuは酸化し易く還元雰囲気で焼成する必要がある。当社では内部電極とPZTの一体焼成に成功しているが、内部電極から拡散したCuにより圧電特性が約10%低下するという課題があった。今回は複数の添加物の複合効果により特性を改善した実験例について報告する。

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ダブルペロブスカイト構造を有するSr₂FeMoO₆の粒界散乱型磁気抵抗効果について、Sr₂Fe_1-xCa_xMoO₆試料で磁気抵抗効果の改善が見られた。これはCa添加やFe欠損が酸素欠損を保障する役割を果たしBサイトの整列性を高めたことが影響していると推測している。そこでメカニズムの解明のため、Caの他にSrやBaを置換した試料を作製し、比較を行った。またTEMによる高分解能像や電子回折、構造像の観察を行い粒内および粒界での局所的なBサイトの整列性の違いについて調査を行った。

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不均一な応力場により、単位格子の構造が徐々に変化する構造傾斜領域における巨大物性の発現が、ナノ粒子、ドメイン壁、人工超格子などで報告されている。このような構造傾斜領域を積極的に利用するには、化学組成や結晶構造は異なるものの、大きさの揃ったナノキューブを用い、3次元のチェッカーボード構造を作製する必要がある。そこで、本研究では、大きさの揃ったチタン酸バリウム（BaTiO3, BT）とチタン酸ストロンチウム（SrTiO3, ST）のナノキューブを作製し、それらの集積化について検討を行った。

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BaTiO3は強誘電体材料として多岐に渡って実用化されているが、結晶配向型のBaTiO3薄膜作製は困難である。 本グループでは、RFマグネトロンスパッタ法によりガラス基板上にTi(002)を堆積させた後、Ba(OH)2水溶液中で高周波誘導加熱処理を行うことで結晶配向型BaTiO3薄膜の作製に成功している。 本研究では、誘電特性評価を目的とし、ガラス基板上に下地電極としてPt(111)を堆積させた後、Ti(002)を作製した。得られた下地層基板にBa(OH)2中で誘導加熱を施し、Ti(002)をBaTiO3(111)に改質した。発表ではGlass/Pt(111)/ BaTiO3(111)の結晶配向性及び誘電特性について報告する。

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最近の積層セラミックコンデンサ（MLCC）の小型・大容量化に伴い、チタン酸バリウム（BaTiO3）原料粒子も微細化が求められている。しかし、粒子径の減少に伴い比誘電率が減少する”サイズ効果”が問題であり、その克服が求められてきた。昨年、保科ら1)によりBaTiO3ナノ粒子の表面立方晶を数nm以下まで薄くできれば、100nm以下でも室温での比誘電率が減少せず、逆に増大するモデルが提案された。そこで本研究では、原料として30nm程度のナノシュウ酸塩を用いることで、表面立方晶層の厚さが薄く、かつ比誘電率の高いBaTiO3ナノ粒子を合成することを目的とし、検討を行った。また、ナノシュウ酸塩を用いることで、分散性に優れたBaTiO3ナノ粒子も得られたので報告する。

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ソフトフェライトは磁気記録、高周波用のトランスなどの磁芯材料としての応用が期待されている物質である。その中のZnFe2O4は室温で通常は常磁性体だが、共沈法、超急冷法など特定の方法で作製したものはフェリ磁性を示す。その中でもダイナミックオーロラPLD装置を用いて磁場をかけながら作製したものは他の方法で得られる飽和磁化よりも2倍近い値を示すことが報告されている。そこで本研究ではZnFe2O4以外のフェライトにおいても同様に磁場印加効果があるのかを(Ni0.5Zn0.5) Fe2O4を用いて検討した。また今回はシード層としてYSZを用いることで(111)配向したNZF薄膜を作製し、磁気特性、結晶構造に及ぼす磁場印加効果について調査した。

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リチウムイオン電池に用いられる負極活物質は、負極と固体電解質の間で、Li⁺イオンの受け渡しと電子の受け渡しが容易に行われなければならないため、混合伝導体で高容量の材料が望ましい。本研究では、酸化リチウム―酸化チタン系の薄膜をゾルゲル法により作製し、薄膜の導電性や温度依存性、活性化エネルギー、薄膜の安定性などを評価した。得られた薄膜は半導体的性質を示し、薄膜の導電性はLi₂O含有量の増大と共に一旦低下するが、20mol%付近の組成で極小を示した後増大した。極小の組成では電子伝導性とイオン伝導性のバランスのとれた混合伝導性を示す負極活物質に適した組成と考えられる。

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MBE法により、サファイア(0001)基板上にAl14N/Al15N同位体超格子を作製した。成長したAl14N、Al15N薄膜は、サファイア基板上にエピタキシャル成長しており、0002面のロッキングカーブ半値幅が90-100 arcsecと極めて結晶性の高い薄膜であった。格子定数は、a-b軸長、c軸長ともに、Al14NよりもAl15Nの方が小さい値であった。同位体窒素による変化は、ラマン分光法でも確認され、Al14NとAl15Nのラマンシフトのスペクトルピーク位置に変化が確認された。

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水酸化テトラメチルアミンにペンタエトキシニオブを混合し、更に水を加えることにより、ニオブ酸コロイドが分散した透明な溶液を調製することができた。ディップコーティングによりこのニオブ酸コロイドを基板にコーティングした後、種々のナトリウム塩水溶液に浸漬することで前駆体を合成し、これを加熱してニオブ酸ナトリウム膜を合成した。更に、ニオブ酸コロイド水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を添加することで白濁した溶液を120℃で乾燥することで粉末を調製した。これを再び水に溶解させることで0.2 Ｍの安定なニオブ酸ナトリウム前駆体水溶液を調製した。これを基板にコーティングし加熱することでニオブ酸ナトリウムを合成した。

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様々な応用の観点から、液相を介したナノ粉体の合成に関する研究が、活発に行われている。液相由来の粉体は、他の方法に比べて微細なものが、比較的低温で得られるという利点がある。一方、微細であっても、圧密体性状が芳しくなく、必ずしも易焼結性とはならない等、問題点も指摘されている。本研究で対象としている酸化亜鉛では、Znの蒸気圧が高く、これが焼結性を阻害すると言う特有の問題がある。我々は、以上の点を考慮に入れつつ、表面活性あるいは粉体性状とZnO粉体の反応性との関係を明らかにする研究に取り組んでいる。今回は、その一環として、有機成分を含む液相から合成されたZnO粉体性状について報告する。

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酸化亜鉛バリスタのI-V特性におけるブレークダウン電圧は，電流が急激に変化する部分のある電流値，例えば1 mA，における電圧として定義される.したがって，この電圧が前降伏域と降伏域の境界を表しているとは限らない.本研究では，バリスタに繰り返し電圧を印加して，そのときの低電圧領域の電流の変化を測定することで,前降伏域と降伏域の境界を示すブレークダウン電圧を明らかにした.

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ZnOは室温で大きな励起子結合エネルギーを有することから高効率な発光素子への応用が期待されている。ZnOはc軸方向に極性を有し、その極性はZnOの物性に大きな影響を与える。よって、ZnO薄膜の極性制御はデバイス応用にとって重要な課題である。我々は前回、a面サファイヤ基板上に作製した無添加のZnO薄膜は-c極性であるのに対し、Al添加ZnO薄膜は+c極性であることを報告した。本研究ではAl添加濃度および薄膜成長温度がZnO薄膜の極性に与える影響について調査したので、その結果について報告する。

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強誘電体の分域反転に伴うアコースティック・エミッション(AE)の活性より、材料内部における分域反転機構を考察する。AE法は非破壊検査で用いられ、弾性波として放出された材料内部に蓄えていた歪エネルギーを検出する技術である。セラミックスならびに単結晶チタン酸バリウムの電界印加時の誘起歪、P-Eヒステリシスループ、光学的分域観察およびAE特性から分域反転時の局所的に生じる歪エネルギーの解放過程について報告する。

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従来のLa系超伝導体とは異なり、Laサイトに価数によるドープのないREを置換することで超伝導が発現するという機構を調べるため、REとしてSm, Yを用いたLa_2-xRE_xCuO_4-δ(RE=Sm, Y)のバルク体及び薄膜試料を合成し、置換量、合成条件の違いによる物性、構造と導電率の関係について検討した。主相はほぼT´構造を示していたが、一部の条件でT構造やプレカーサーの第2相が見られた。抵抗率は金属的挙動を示した場合、低温領域で抵抗率の急落が見られたが、零抵抗は示さなかった。また、放射光X線回折から、Rietveld法を用いて結晶構造を解析し、酸素欠損量やそのサイト、及び導電率の関係についての検討を行った。

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KOH溶融塩を用いて290℃という低温でわずか数分間の加熱で超伝導体(Ba,K)BiO₃を合成することに成功した。290℃に加熱したテフロンビーカーにKOHと原料の混合粉末（BaO₂,Bi₂O₃）を加え、さらに水を加えた。290℃で数分間加熱攪拌し、冷却後、蒸留水で洗浄し、乾燥して多結晶粉末試料を得た。添加する水の量で溶融塩の酸化力を制御し、その結果、K量を制御することに成功した。最高の超伝導転移温度は30Kで、固相反応法の結果と一致した。

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CaFe₂O₄型を有するNaMn₂O₄は数万気圧の超高圧化でのみ合成される物質である。CaFe₂O₄型NaMn₂O₄はイオン置換することによりLiMn₂O₄を合成することが可能であり、リチウムイオン電池正極材料として期待される物質である。これに対してCaFe₂O₄型NaTi₂O₄は常圧下で単結晶の育成が報告されている物質である。本研究ではCaFe₂O₄型NaMn₂O₄のMnサイトへのTi置換を試みた。結果として、何れのTi置換量においてもほぼ単一相試料を合成することが可能であり、Tiは連続的にMnへ置換することがわかった。当日は、これらの試料の電気・磁気的な性質も併せて報告する予定である。

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反射高速電子線回折の強度振動（RHEED振動）を利用し、ペロブスカイト型酸化物薄膜の界面平坦性を原子レベルで制御した人工格子作製が盛んに行われている。これに対しコランダム型酸化物にもV₂O₃やCr₂O₃、Fe₂O₃など多様な機能性酸化物があり、原子レベルで界面制御されたコランダム型人工格子を作製することは、新規な機能性酸化物材料の創製に有効である。しかしながら、通常基板として用いられるAl₂O₃はコランダム型遷移金属酸化物に対して格子不整合が大きく、RHEED振動を伴った層状成長は困難である。そこでバッファ層を検討し、Al₂O₃(0001)基板上でRHEED振動を伴ったFe₂O₃及びTi₂O₃の層状成長を試みた。

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固体電解質はその特性から広い分野における応用が期待されている．近年では多価金属カチオンを伝導種とするものなどさまざまなイオン伝導性物質が研究されているタングステン酸アルミニウムはアルミニウム-酸素八面体とタングステン-酸素四面体がそれぞれの頂点を共有した三次元ネットワーク構造をしており，イオン伝導に適した結晶構造である．本研究では水熱法及び高温固相反応法によりこのタングステン酸アルミニウムとそのモリブデン固溶体の均質な焼結用原料粉末の合成を目的とした． できたモリブデン固溶体の焼結体について20Ｈｚ～1MHzにおいて複素インビーダンス法により800℃までのイオン伝導性を調べた．

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本研究ではp形透明半導体材料として注目されているデラフォサイト構造金属酸化物の中でキャリアの導入が容易であるとされているCuYO₂の合成を行った。CuYO₂ならびにCuY_1-xCa_xO₂はクエン酸錯体の熱分解法により合成した。大気中においてクエン酸錯体の熱分解を行うことにより得られた前駆体相を低酸素分圧下、もしくは不活性ガス雰囲気中で熱処理を行うことによりデラフォサイト構造を有するCuYO₂を得た。本方法では報告されている固相反応法に比べ、低温、短時間の合成が可能となった。得られた試料はヘキサゴナルとロンボヘドラルの混合相であった。現在、CuY_1-xCa_xO₂の電気物性評価を進めている。

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チタン酸バリウムのセラミックス試料に関して、気相ー固相交換法にて酸素の自己拡散実験を行った。拡散試料内の酸素トレーサーの濃度プロファイルを２次イオン質量分析法で測定し拡散係数を求めた。さらに、酸素の自己拡散に関する粒界の挙動について詳細に調べた。

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タングステン酸カルシウムはイオン伝導体としての物性評価はほとんど受けてこなかったが，近年，リチウムイオンを固溶させることにより，イオン伝導性を示すことが明らかになった．[1]．本研究では，リチウムイオンの代わりにナトリウムイオンを固溶させることを目指し，均質で均一な粉末を得ることが可能な水熱法による合成を試みた．ナトリウムイオンを固溶させる母体となる化合物CaMO４(M = W , Mo )をまず合成し，イオン伝導体としての物性評価を行った．

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炭素は電極材料として幅広く用いられており、特に、ホウ素の導入により導電性を付与したホウ素ドープダイヤモンド電極は、「電極反応の可逆性」、「小さい電気二重層容量」、「大きい水素、酸素過電圧」等の電極として優れた特性を持ち、理想的な電極材料の一つとされている。一方、ダイヤモンドに比べて低温でかつ容易に作成可能な非晶質炭素は、ダイヤモンドに似た特性を持つ材料として知られている。また窒素をドープすることによって導電性が向上することが報告されている。本研究では、パルスレーザー堆積法を用い非晶質窒化炭素薄膜を作製し、構造と電気化学的特性の評価を行った。

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我々は、Al2O3/Ti/Pt 基板上にエアロゾルデポジション（AD）法を用いて厚さ28mのチタン酸鉛（PZT）膜を成膜し、各々のPZT膜を大気中で600℃、700℃、850℃でアニール処理した。そのPZT膜を用いて、超音波プローブを作製した。作製した超音波プローブは、ハイドロホンを用いて、1MHzから60MHzの音圧の周波数特性を測定した。700℃でアニール処理したPZT膜を用いた超音波プローブは、駆動周波数27MHzの時、1MPaの音圧を示した。また、短パルス駆動による周波数応答の結果、600℃、700℃および850℃でアニール処理したPZT膜を用いた超音波プローブの帯域幅は、3.0 ％、2.5 ％および12. 3％となった。

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本研究ではゾル−ゲル法によりPtナノ微粒子分散WO₃薄膜の作製を行い、水素センサーへの応用の可能性の評価を行った。Ptナノ微粒子分散WO₃薄膜は雰囲気中の水素を分解し、WO₃構造中に取り込むことにより光吸収帯を生成し、またキャリアを生成することから光学特性、電気特性が顕著に変化する。作製した薄膜は100％水素により規格化透過率は0.2秒以下で50％以上変化させることができ、電気特性では100ppmと言う低濃度にもかかわらず電気伝導度は一ケタ程度の変化量を得ることが可能となり、水素の漏洩検知センサーへの応用が期待できる結果であった。

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SrTiO₃に対するPrの置換位置を調べる目的で、Pr-K殻のXAFS測定を行った。試料はAサイト置換を仮定してSr_1-1.5xTiO₃:Pr_x (x=0-0.08)の領域で合成したもののうちx＝0.04のものを用いた。その結果、Pr-K殻EXAFSのフーリエ変換スペクトルにおいてAサイト-Bサイト間の距離を示す位置に第二近接ピークが見られた。このことはPrがBサイトに存在し、AサイトのSrがそのピークを与えているとすれば説明がつく。またx＝0.04以上の高濃度試料では、XRDにおいて(3/2 1/2 1/2)と指数付けられる超構造ピークが見られた。これはTiO₆の傾斜により現れたと考えられる。磁化率の結果もこれらの解釈と矛盾はない。

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系統的に組成を変化させたフッ化物ガラスにドープしたCrイオンの原子価の組成依存性について調査を行った．ガラス試料の調製については，乾燥窒素気流中，800~900℃，30min，グラッシーカーボンルツボを用いた溶融急冷法で行った．Crイオンの原子価の評価については，吸収スペクトルに基づいて行った．Crイオン源にはCrF₃を用いた．同一条件で溶融して調製したガラス試料の吸収スペクトルがガラス組成に依存して変化した．フッ化物ガラスにドープしたCrイオンの原子価に及ぼすマトリクス効果について考察を行った．

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蛍光灯に用いられている蛍光体の母体として使用されてきたハロリン酸カルシウムはアパタイト構造を持つことが知られている。我々は同じアパタイト構造をもつ部分的に窒化したTb添加La_9.33(Si₆O_24-xN_x)O₂が強い緑色の蛍光を示すことを報告した。無機ELデバイスなどへの応用へ向け、本研究ではRF-スパッタリング法によって酸化物蛍光体薄膜La_9.33(SiO₄)₆O₂:Tb³⁺を作製した。それをさらにNH₃雰囲気で窒化することにより酸窒化物蛍光体薄膜La_9.33(Si₆O_24-xN_x)O₂:Tb³⁺を作製した。紫外光照射下において、酸窒化物薄膜は強い緑色の発光を示した。

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軟X線をプローブとして利用する分光計測手法では、軽元素か ら重元素に至る広範な物質の電子状態や化学結合状態に関する情報を得ることが可能である[1]。光電子分光法では軌道電子のエネルギー準位や電子密度状態に関する情報が得られ、近年の分光器などの高分解能化にともない、軟X線領域において100 meV以下のエネルギー分解能での各種測定が可能になっている。我々の研究グループでは、これまでホウケイ酸ソーダガラスを加熱した際に生ずるスピノーダル相分離のダイナミクスやその構造変化を、固体NMRや赤外分光法などから調べてきた[2,3]。分相により分離したホウ酸ソーダ相は酸に溶解するため、様々な「形状」や「組成」の多孔質ガラスを作製することが可能であり、例えば細孔表面に光触媒能を有するチタニアナノ結晶が析出した多孔質ガラスの作製にも成功している[4]。これまでの研究より、分相構造およびダイナミクスはホウ素の配位数と関連の深いことが示されている。分相のダイナミクスや構造変化を詳細に理解することで、機能性ナノ結晶などの分散された新しい結晶化ガラスなどの創製にも繋がる。そこで、本研究では軟X線放射光を用いて、ホウケイ酸ガラスの組成や分相処理における構造変化を詳細に調べたので報告する。

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新しい蛍光材料であるBiドープシリカガラス中のBi元素周辺の構造解析を、ESR、EXAFS、XPS、27Al-NMR等の機器分析手法を用いて行った。Biの価数は5+であることが予想され、それぞれ６配位の構造を示す5+のBiと3+のAlが近接して存在する局所構造モデルが蛍光核の起源として提案されることが解った。これらの構造情報と蛍光・吸収スペクトル形状から、エネルギー準位図の考察を行った。

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球の一部を切り取った形状のガラス超半球は、光の回折限界を超える分解能を有するSolid Immersion Lens（SIL）として機能する。我々はこれまでに、微小ガラス液滴を炭素基板上に保持することで、マイクロメートルサイズのガラス超半球を簡便に作製できるSurface-tension Mold（StM）法を開発し、Na2O-CaO-SiO2系ガラスで作製したガラス超半球がSILとして機能することを確認している。本研究では、ガラス超半球形状のバラツキを低減することを目的として、StM処理前のガラス形状が、得られるSILの形状に及ぼす影響を調査した。

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磁気ディスク駆動装置(HDD)の更なる高性能化や磁気記録の高密度化が要望される中、小型HDD の基板材料として、優れた強度と表面平滑性を有したガラスが使用されるようになり、ガラスの電子機器部材としての応用の期待が益々高まってきた。しかし、これら現行のガラス材料は一般に融点が高く、また必要とする強度を得るために、例えば結晶化などの後処理が施されている。本研究では、特殊な後処理を必要とせずに作製できる低軟化点・高硬度・低熱膨張ガラス材料の開発を目指し、コンビナトリアル手法による新規ボレート系ガラスの探索を行った。

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