【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM5351

利用課題名 / Title

高圧下の物質合成と評価

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

遊佐 斉

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術代行/Technology Substitution

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-221：分光蛍光光度計（FP-8500DS）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

酸化ガリウム（Ga₂O₃）は、近年、パワー半導体デバイス材料として注目を集めているが、主としてβ相（単斜晶）の研究が多い。一方、コランダム構造であるα相（六方晶）は高圧相として知られ、計算によるβ相との安定性を比較する限り、常圧でのエンタルピー差は非常に小さいため、常圧下での準安定性が高いことが期待できる。β相へのCr³⁺ドープの研究については、いくつかの報告があり、低温でのみ使用可能な圧力スケールとしての応用例が示されている。しかしながら、α相へのCr³⁺ドープに関する蛍光特性については、詳細な研究はない。本研究では、高圧合成法により良質結晶を合成するとともに、その蛍光特性の測定をおこなった。

実験 / Experimental

高圧合成実験は、Ga₂O₃(純度99.99%)にCr₂O₃（99.99%）をモル比で0.1, 0.5, 1.0%、もしくは5.0%混合した粉末を出発試料とし、ベルト型高圧装置（NIMS:FB30H）を用いて、固相反応法によりおこなった。合成条件は、7.7 GPa, 1200 ℃であり、1時間の保持後、急冷減圧により試料を取り出した。合成試料の発光および励起スペクトルを分光蛍光光度計により測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

合成したGa₂O₃:Cr³⁺結晶の励起、蛍光スペクトルを分光光度計で測定し、ルビー（Al₂O₃：Cr³⁺）の励起、蛍光スペクトルと比較した。蛍光はルビー同様のR₁,R₂線を示すが、常圧でルビーの示す圧力よりも10 GPaほど高くなり、いわゆる化学的圧力効果を反映している。その励起波長範囲（図１）は、ルビーよりも広く、蛍光強度はルビーを凌駕することから、圧力マーカーとして、より有効性が高いことが確認された。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

コランダム型Ga₂O₃：Cr³⁺結晶の蛍光励起スペクトル（黒線）とルビー（Al₂O₃：Cr³⁺）蛍光励起スペクトル（赤線）の比較。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

DOI（論文・プロシーディング）：10.1021/acs.inorgchem.3c04028

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件