JP3200626B2 - 球状光機能材料の製造方法 - Google Patents
球状光機能材料の製造方法Info
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- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、球状光機能材料及
びその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
本発明は、金属や合金類などの溶融物を真空もしくは６
６５Ｐａ以下のヘリウムなどの不活性ガス中で自由落下
させ、その落下中に凝固させて球体となすことを特徴と
する球状光機能材料の製造方法に関するものである。自
由落下で得られる微小重力環境下で管壁などに接触する
ことなく液滴を固化して得られた凝固物は、格子欠陥の
非常に少ない完全結晶に近く、機械的強度が高く、ま
た、表面が球状であるために光の受光効率の高いあるい
は光の発光を広角度に行える等の従来の方法では達成す
ることのできなかった特性を有する球状光機能材料であ
る。
びその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、
本発明は、金属や合金類などの溶融物を真空もしくは６
６５Ｐａ以下のヘリウムなどの不活性ガス中で自由落下
させ、その落下中に凝固させて球体となすことを特徴と
する球状光機能材料の製造方法に関するものである。自
由落下で得られる微小重力環境下で管壁などに接触する
ことなく液滴を固化して得られた凝固物は、格子欠陥の
非常に少ない完全結晶に近く、機械的強度が高く、ま
た、表面が球状であるために光の受光効率の高いあるい
は光の発光を広角度に行える等の従来の方法では達成す
ることのできなかった特性を有する球状光機能材料であ
る。
【０００２】
【従来の技術】既存の光機能材料は光触媒であるＴｉＯ
2のように粉体の状態あるいは粉体を凝集させた厚膜状
態〔例えば、「光触媒の水処理への応用」、セラミック
ス、３１巻、Ｎｏ．１０、８２５（１９９６）〕で、あ
るいは、光電変換素子として用いられているＧｅは蒸着
法などにより製造される薄膜や単結晶を板状に切り出し
て利用されている〔例えば、「半導体ハンドブック（第
２版）」（平成６年）、４４３頁（オーム社）〕。Ｔｉ
Ｏ2のように粉体あるいは粉体を凝集させた厚膜状態で
用いられる光触媒は、触媒活性点に反応物と水と光が同
時に存在しなければならない。この場合、ＴｉＯ2触媒
層の表面は多くの活性点があり、その近辺に反応物と水
が存在し、光も当たりやすくなければならないため、触
媒層は多孔質でなければならない。その結果、触媒は粒
子間に空間が存在しない緻密な構造よりは、粉体もしく
は粉体が凝集し粒子間に十分光反応に必要な空間が存在
する構造であるため、機械的強度が低いものとなる。ア
モルファスシリコンの基板上への堆積あるいはシリコン
単結晶の薄板からなる薄膜太陽電池が一般的であるが、
これらは平坦な表面を持ち、最も効率よく太陽光を受光
するためには表面に垂直に太陽光を受ける姿勢が必要で
ある。通常は太陽の動きにかかわらずほとんどの場合真
昼の太陽に位置に固定した状態で使用されている。
2のように粉体の状態あるいは粉体を凝集させた厚膜状
態〔例えば、「光触媒の水処理への応用」、セラミック
ス、３１巻、Ｎｏ．１０、８２５（１９９６）〕で、あ
るいは、光電変換素子として用いられているＧｅは蒸着
法などにより製造される薄膜や単結晶を板状に切り出し
て利用されている〔例えば、「半導体ハンドブック（第
２版）」（平成６年）、４４３頁（オーム社）〕。Ｔｉ
Ｏ2のように粉体あるいは粉体を凝集させた厚膜状態で
用いられる光触媒は、触媒活性点に反応物と水と光が同
時に存在しなければならない。この場合、ＴｉＯ2触媒
層の表面は多くの活性点があり、その近辺に反応物と水
が存在し、光も当たりやすくなければならないため、触
媒層は多孔質でなければならない。その結果、触媒は粒
子間に空間が存在しない緻密な構造よりは、粉体もしく
は粉体が凝集し粒子間に十分光反応に必要な空間が存在
する構造であるため、機械的強度が低いものとなる。ア
モルファスシリコンの基板上への堆積あるいはシリコン
単結晶の薄板からなる薄膜太陽電池が一般的であるが、
これらは平坦な表面を持ち、最も効率よく太陽光を受光
するためには表面に垂直に太陽光を受ける姿勢が必要で
ある。通常は太陽の動きにかかわらずほとんどの場合真
昼の太陽に位置に固定した状態で使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の方法
で製造できなかった表面が球状の形態を持つ効率の良い
光機能材料の製造方法を提供することをその課題とす
る。
で製造できなかった表面が球状の形態を持つ効率の良い
光機能材料の製造方法を提供することをその課題とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、形状が球形状で
ある光機能材料を製造する方法において、微小重力環境
下、該光機能材料又はその主体をなす材料の融液を、微
小重力環境下において、二重管からなり、内管と外管と
の間の間隙部に冷媒を流通させた落下管内を６６５Ｐａ
以下のガス雰囲気下で自由落下させるとともに、その落
下中に冷却固させる球形化工程を含むことを特徴とする
球状光機能材料の製造方法が提供される。
を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明によれば、形状が球形状で
ある光機能材料を製造する方法において、微小重力環境
下、該光機能材料又はその主体をなす材料の融液を、微
小重力環境下において、二重管からなり、内管と外管と
の間の間隙部に冷媒を流通させた落下管内を６６５Ｐａ
以下のガス雰囲気下で自由落下させるとともに、その落
下中に冷却固させる球形化工程を含むことを特徴とする
球状光機能材料の製造方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明において、光機能材料に
は、太陽光を電気に変換するシリコンなどの太陽電池、
光の照射による光起電力効果を利用して電流を増加させ
るゲルマニウムフォトダイオードなどの光電変換材料、
光信号を電気抵抗に換える硫化カドミウムやゲルマニウ
ムなどの光伝導材料、光エネルギーを利用してその表面
で化学反応を誘起する光触媒などが包含される。
は、太陽光を電気に変換するシリコンなどの太陽電池、
光の照射による光起電力効果を利用して電流を増加させ
るゲルマニウムフォトダイオードなどの光電変換材料、
光信号を電気抵抗に換える硫化カドミウムやゲルマニウ
ムなどの光伝導材料、光エネルギーを利用してその表面
で化学反応を誘起する光触媒などが包含される。
【０００６】本発明で採用される光機能材料を球状にす
る方法は、微小重力環境下で液体の表面張力が顕著にな
るためその形状は球になることを利用して、光機能材料
を構成する主体材料、例えば、金属などを加熱溶融して
得た融液を他の物体に接触することなく、６６５Ｐａ以
下のガス雰囲気下を自由落下させるとともに、その落下
間に冷却凝固することにより球状の光機能材料を得る方
法である。微小重力環境を得る手段としては、落下管を
用いるのが好ましい。この場合の落下管は、その頂部に
光機能材料を構成する金属などを溶融凝固するための誘
導加熱装置や電気抵抗体発熱装置などの加熱装置が設置
され、その真下に生成した融液がその内部を落下する落
下管本体が設置されている。落下管底部には融液が凝固
した球状光機能材料を回収するための受器が設置されて
いる。落下管内部は真空にすることができ、またヘリウ
ムなどの不活性ガスを所定の圧力に充填したり、あるい
は、所定の圧力で落下管内を上部（加熱部）または下部
（受器）から一定流量のガスを供給することもできるよ
うになっている。光機能材料を構成する金属などを落下
管上部の加熱部に供給する方法は、棒状の金属を一定速
度で加熱部に供給しても良く、あるいは、加熱部中心付
近に設置したその下部に黒鉛製などのるつぼに粉末ある
いは細片を供給しても良い。液滴は、棒状の試料を用い
た場合は、棒の径と溶融温度を変えることにより、るつ
ぼを用いた場合はるつぼ下部に設けた細穴の径と溶融温
度を調節することにより、自由落下する液滴量を変える
ことができ、その結果、球の径を調節することができ
る。落下管の材料は鉄製やガラス製など、真空を保持す
ることができれば何でも良い。落下管の径は液滴あるい
は球の径より大きく、落下中管壁に接触しないように設
置する。落下管の長さは、液滴量、光機能材料を構成す
る金属などの融点などにより決定されるが、通常、１〜
１００ｍであり、好ましくは３〜１５ｍである。管は二
重管になっており、液体窒素などの冷媒がその内管と外
管との間の間隙部に充填できるようになっている。冷媒
により管壁を冷却することにより液滴の温度差をより大
きくし、落下時の液滴の輻射による冷却しやすいように
なっている。冷却を促進するためには管内壁を黒色にし
たり、管径をできるだけ小さくするなどの工夫が必要で
ある。落下管底部の受器では融点以下に冷却され、固化
した球状の光機能材料を構成する金属などが得られる
が、容易に取り扱える温度へと冷却するために受器には
スズの粉末が充填されている。また、固化した球の温度
は低い場合は、粘性の高いシリコンオイルなど揮発性の
低い高粘性の液体が充填する場合もある。
る方法は、微小重力環境下で液体の表面張力が顕著にな
るためその形状は球になることを利用して、光機能材料
を構成する主体材料、例えば、金属などを加熱溶融して
得た融液を他の物体に接触することなく、６６５Ｐａ以
下のガス雰囲気下を自由落下させるとともに、その落下
間に冷却凝固することにより球状の光機能材料を得る方
法である。微小重力環境を得る手段としては、落下管を
用いるのが好ましい。この場合の落下管は、その頂部に
光機能材料を構成する金属などを溶融凝固するための誘
導加熱装置や電気抵抗体発熱装置などの加熱装置が設置
され、その真下に生成した融液がその内部を落下する落
下管本体が設置されている。落下管底部には融液が凝固
した球状光機能材料を回収するための受器が設置されて
いる。落下管内部は真空にすることができ、またヘリウ
ムなどの不活性ガスを所定の圧力に充填したり、あるい
は、所定の圧力で落下管内を上部（加熱部）または下部
（受器）から一定流量のガスを供給することもできるよ
うになっている。光機能材料を構成する金属などを落下
管上部の加熱部に供給する方法は、棒状の金属を一定速
度で加熱部に供給しても良く、あるいは、加熱部中心付
近に設置したその下部に黒鉛製などのるつぼに粉末ある
いは細片を供給しても良い。液滴は、棒状の試料を用い
た場合は、棒の径と溶融温度を変えることにより、るつ
ぼを用いた場合はるつぼ下部に設けた細穴の径と溶融温
度を調節することにより、自由落下する液滴量を変える
ことができ、その結果、球の径を調節することができ
る。落下管の材料は鉄製やガラス製など、真空を保持す
ることができれば何でも良い。落下管の径は液滴あるい
は球の径より大きく、落下中管壁に接触しないように設
置する。落下管の長さは、液滴量、光機能材料を構成す
る金属などの融点などにより決定されるが、通常、１〜
１００ｍであり、好ましくは３〜１５ｍである。管は二
重管になっており、液体窒素などの冷媒がその内管と外
管との間の間隙部に充填できるようになっている。冷媒
により管壁を冷却することにより液滴の温度差をより大
きくし、落下時の液滴の輻射による冷却しやすいように
なっている。冷却を促進するためには管内壁を黒色にし
たり、管径をできるだけ小さくするなどの工夫が必要で
ある。落下管底部の受器では融点以下に冷却され、固化
した球状の光機能材料を構成する金属などが得られる
が、容易に取り扱える温度へと冷却するために受器には
スズの粉末が充填されている。また、固化した球の温度
は低い場合は、粘性の高いシリコンオイルなど揮発性の
低い高粘性の液体が充填する場合もある。
【０００７】得られた光機能を構成する金属などの球表
面をドーピングや表面層を形成することにより光機能を
持つ材料を製造することができる。例えば、ゲルマニウ
ム球の場合、５価の原子であるリンをドープするとｎ型
半導体に、３価の原子であるホウ素をドープするとｐ型
半導体が球表面に形成される。また、落下管での液滴の
自由落下中の凝固により作成されたチタン球は、硝酸水
溶液中でアノード電解エッチングによりその表面に活性
な酸化チタニウムの層を形成することができる。この活
性酸化チタニウム層には光触媒効果がある。さらに、落
下管でホウ素をドープしたシリコン融液を凝固すること
によりｐ型シリコン半導体球が作成できる。この球をフ
ッ化水素溶液中でアノード電解エッチングすることによ
り球表面に可視光を発光するポーラスシリコン層を形成
することができる。
面をドーピングや表面層を形成することにより光機能を
持つ材料を製造することができる。例えば、ゲルマニウ
ム球の場合、５価の原子であるリンをドープするとｎ型
半導体に、３価の原子であるホウ素をドープするとｐ型
半導体が球表面に形成される。また、落下管での液滴の
自由落下中の凝固により作成されたチタン球は、硝酸水
溶液中でアノード電解エッチングによりその表面に活性
な酸化チタニウムの層を形成することができる。この活
性酸化チタニウム層には光触媒効果がある。さらに、落
下管でホウ素をドープしたシリコン融液を凝固すること
によりｐ型シリコン半導体球が作成できる。この球をフ
ッ化水素溶液中でアノード電解エッチングすることによ
り球表面に可視光を発光するポーラスシリコン層を形成
することができる。
【０００８】落下管で融液の凝固により製造できる球状
光機能材料は、その結晶構造は欠陥のほとんどない完全
結晶に近い格子構造を持っている。その結晶化度は、９
５％以上であり、実質上完全結晶である。融液が固化す
る過程で、落下管内の自由落下では融液が管壁に接触す
ることもないので、固化する過程で発生する核は融液内
に均一に多数生成することが考えられる。一般に、融液
からの固化過程は管壁に接触している個所から核生成が
生じる。自由落下時の融液内には管壁に接触するところ
がなく、核は融液内に均一に分布していると予想さる。
均一核生成からの固化が起こる温度は、通常の凝固温度
で固化は起こらず、それ以下の温度で固化が起こる過冷
却現象が発現する。従って、自由落下中の液滴は固化す
る温度に達すると瞬時に固化が生じ、欠陥の発達する速
度よりも高く結晶化するため、完全結晶に近い格子を持
つ球が生成する。このような球に不純物原子をドーピン
グすることにより、ｎあるいはｐ型半導体を球表面に作
成することが可能になる。例えば、シリコンやゲルマニ
ウム球にジボラン（Ｂ2Ｈ3）やホスフィン（ＰＨ3）を
含む雰囲気下で加熱処理することにより、３価のホウ素
や５価のリン原子を４価のケイ素及びゲルマニウム格子
中に導入することにより、ｎ及びｐ型半導体層を作成す
ることができる。この場合、球の格子構造は完全結晶に
近く、格子欠陥などによる影響のない単結晶と同等の性
能を持つ半導体を作成することが可能である。本発明に
より得られる球状体は、実質上真球であり、その粒径
は、０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍで
ある。
光機能材料は、その結晶構造は欠陥のほとんどない完全
結晶に近い格子構造を持っている。その結晶化度は、９
５％以上であり、実質上完全結晶である。融液が固化す
る過程で、落下管内の自由落下では融液が管壁に接触す
ることもないので、固化する過程で発生する核は融液内
に均一に多数生成することが考えられる。一般に、融液
からの固化過程は管壁に接触している個所から核生成が
生じる。自由落下時の融液内には管壁に接触するところ
がなく、核は融液内に均一に分布していると予想さる。
均一核生成からの固化が起こる温度は、通常の凝固温度
で固化は起こらず、それ以下の温度で固化が起こる過冷
却現象が発現する。従って、自由落下中の液滴は固化す
る温度に達すると瞬時に固化が生じ、欠陥の発達する速
度よりも高く結晶化するため、完全結晶に近い格子を持
つ球が生成する。このような球に不純物原子をドーピン
グすることにより、ｎあるいはｐ型半導体を球表面に作
成することが可能になる。例えば、シリコンやゲルマニ
ウム球にジボラン（Ｂ2Ｈ3）やホスフィン（ＰＨ3）を
含む雰囲気下で加熱処理することにより、３価のホウ素
や５価のリン原子を４価のケイ素及びゲルマニウム格子
中に導入することにより、ｎ及びｐ型半導体層を作成す
ることができる。この場合、球の格子構造は完全結晶に
近く、格子欠陥などによる影響のない単結晶と同等の性
能を持つ半導体を作成することが可能である。本発明に
より得られる球状体は、実質上真球であり、その粒径
は、０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０ｍｍで
ある。
【０００９】本発明で得られた球状光機能材料は、球状
であるため機械的強度が高く、かつ、表面が球であるた
め、太陽電池、受光素子や光触媒に適用した場合、光を
受光しやすい形態である。また、発光素子に適用した場
合、光を広角度に放出できるため、平らな表面と比べ指
向性がないなどの特色が期待できる。
であるため機械的強度が高く、かつ、表面が球であるた
め、太陽電池、受光素子や光触媒に適用した場合、光を
受光しやすい形態である。また、発光素子に適用した場
合、光を広角度に放出できるため、平らな表面と比べ指
向性がないなどの特色が期待できる。
【００１０】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
する。
【００１１】１．球状ゲルマニウムの製造 自由落下距離１３ｍを持つ二重のガラス管からなる落下
管を用いた。落下管の頂部は外径３０ｍｍの石英管１ｍ
で、その最上部は水冷キャップで内部を真空あるいは６
６５Ｐａ以下のヘリウムなどのガス雰囲気に調節できる
ように真空ポンプとガス導入口が設けられている。石英
管内部の中心には径１ｍｍのゲルマニウム細線が垂直に
おかれ、外部に設けたコイルに１００ＫＨｚ、１００
Ｖ、１７Ａの高周波電源を印可し、ゲルマニウム細線を
加熱溶融できるようになっている。落下管本体は二重管
構造で、内管は外径３４ｍｍ、内径３０ｍｍの硬質ガラ
ス管製でその回りには外径８０ｍｍ、内径７３ｍｍの硬
質ガラス管製外管が内管を覆っている。落下管本体は
１．５ｍの管７本が球面のすりあわせを備えた部分から
なり、その各々は漏れがないよう、また、垂直になるよ
うに設置されている。二重管の間には液体窒素が充填で
きるようになっている。落下管底部には内容積３００ｍ
ｌの三口円底フラスコが接続されており、その内部には
２００メッシュ以下の粒径を持つスズ粉末が１５０ｍｌ
充填されている。フラスコから真空ポンプとガス導出口
が設けられている。球状ゲルマニウムの製造には径１ｍ
ｍの細線を用いたが、細線は内径１ｍｍの石英管内に１
５０メッシュ以下の粒度を有する微粒子状ゲルマニウム
粉末を充填し、真空溶融炉で溶融固化して細線を得た。
この細線を落下管頂部に設置した石英管内に設置し、そ
の先端を外部に設置した誘導コイル中心になるように位
置を決めた。高周波電源を印加し、細線を溶融し、液体
窒素で管壁を冷却した落下管内を落下中に凝固させるこ
とにより、径が約１．５ｍｍの球状のゲルマニウムを作
成した。球状ゲルマニウムの回収は落下管底部に設けた
フラスコ内のスズ粉末中に落下させ、凝固後のゲルマニ
ウムの冷却を行った。なお、加熱部、落下管、回収用フ
ラスコの内部は０．０１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気に
し、球状ゲルマニウムの製造を行った。得られたゲルマ
ニウムの球断面を鏡面に研磨し、研磨面２％ＨＦ＋６０
％ＨＮＯ3溶液中に浸漬し、エッチングを行い、エッチ
ング面を光学顕微鏡で観察した。その結果を図１に示
す。さらに、透過電子顕微鏡で格子像を観察した結果を
図２に示した。比較のため、地上での凝固実験は約６０
ｍｇのＧｅ粒（融点：９５８．５℃）を真空雰囲気の石
英アンプル中に封入し、１１４０℃にアンプルに巻き付
けた白金線に通電し加熱溶融し、アンプルに液化ＣＯ2
を吹き付け、８秒間で４００℃まで冷却し、凝固したゲ
ルマニウム片を用いた。地上で溶融・凝固を行った場
合、石英アンプル壁にゲルマニウム融体が接触したまま
アンプルに接触した部分から凝固が始まるため、球状の
凝固物は得られなかった。地上での溶融・凝固で得られ
たゲルマニウム断面のエッチング後の光学顕微鏡写真を
図３、欠陥部分の透過電子顕微鏡写真を図４、欠陥部付
近の格子像を図５に示す。
管を用いた。落下管の頂部は外径３０ｍｍの石英管１ｍ
で、その最上部は水冷キャップで内部を真空あるいは６
６５Ｐａ以下のヘリウムなどのガス雰囲気に調節できる
ように真空ポンプとガス導入口が設けられている。石英
管内部の中心には径１ｍｍのゲルマニウム細線が垂直に
おかれ、外部に設けたコイルに１００ＫＨｚ、１００
Ｖ、１７Ａの高周波電源を印可し、ゲルマニウム細線を
加熱溶融できるようになっている。落下管本体は二重管
構造で、内管は外径３４ｍｍ、内径３０ｍｍの硬質ガラ
ス管製でその回りには外径８０ｍｍ、内径７３ｍｍの硬
質ガラス管製外管が内管を覆っている。落下管本体は
１．５ｍの管７本が球面のすりあわせを備えた部分から
なり、その各々は漏れがないよう、また、垂直になるよ
うに設置されている。二重管の間には液体窒素が充填で
きるようになっている。落下管底部には内容積３００ｍ
ｌの三口円底フラスコが接続されており、その内部には
２００メッシュ以下の粒径を持つスズ粉末が１５０ｍｌ
充填されている。フラスコから真空ポンプとガス導出口
が設けられている。球状ゲルマニウムの製造には径１ｍ
ｍの細線を用いたが、細線は内径１ｍｍの石英管内に１
５０メッシュ以下の粒度を有する微粒子状ゲルマニウム
粉末を充填し、真空溶融炉で溶融固化して細線を得た。
この細線を落下管頂部に設置した石英管内に設置し、そ
の先端を外部に設置した誘導コイル中心になるように位
置を決めた。高周波電源を印加し、細線を溶融し、液体
窒素で管壁を冷却した落下管内を落下中に凝固させるこ
とにより、径が約１．５ｍｍの球状のゲルマニウムを作
成した。球状ゲルマニウムの回収は落下管底部に設けた
フラスコ内のスズ粉末中に落下させ、凝固後のゲルマニ
ウムの冷却を行った。なお、加熱部、落下管、回収用フ
ラスコの内部は０．０１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気に
し、球状ゲルマニウムの製造を行った。得られたゲルマ
ニウムの球断面を鏡面に研磨し、研磨面２％ＨＦ＋６０
％ＨＮＯ3溶液中に浸漬し、エッチングを行い、エッチ
ング面を光学顕微鏡で観察した。その結果を図１に示
す。さらに、透過電子顕微鏡で格子像を観察した結果を
図２に示した。比較のため、地上での凝固実験は約６０
ｍｇのＧｅ粒（融点：９５８．５℃）を真空雰囲気の石
英アンプル中に封入し、１１４０℃にアンプルに巻き付
けた白金線に通電し加熱溶融し、アンプルに液化ＣＯ2
を吹き付け、８秒間で４００℃まで冷却し、凝固したゲ
ルマニウム片を用いた。地上で溶融・凝固を行った場
合、石英アンプル壁にゲルマニウム融体が接触したまま
アンプルに接触した部分から凝固が始まるため、球状の
凝固物は得られなかった。地上での溶融・凝固で得られ
たゲルマニウム断面のエッチング後の光学顕微鏡写真を
図３、欠陥部分の透過電子顕微鏡写真を図４、欠陥部付
近の格子像を図５に示す。
【００１２】図１及び図２に示した光学顕微鏡写真及び
格子像を図３から図５に示した地上で製造したゲルマニ
ウム凝固物と比較し、落下管内の自由落下で欠陥のほと
んどない完全結晶に近いゲルマニウム球ができたことが
明らかである。
格子像を図３から図５に示した地上で製造したゲルマニ
ウム凝固物と比較し、落下管内の自由落下で欠陥のほと
んどない完全結晶に近いゲルマニウム球ができたことが
明らかである。
【００１３】２．球状酸化チタニウム層被覆チタニウム
の製造 ゲルマニウムと同じ手順で径１ｍｍのチタニウム細線を
溶融し、生成した融液を落下管中を自由落下中に凝固
し、径が約１．５ｍｍの球状チタニウムを得た。球状チ
タニウムを内径２ｍｍの一端を径１ｍｍに絞った石英管
中に２ｃｍの高さに充填し、その内の１ｃｍ部を２０ｗ
ｔ％硝酸溶液に浸した。片方の浸漬していない部分に銅
線をチタニウム球に接触させ、電流密度５０Ａ／ｍ2、
１時間アノード電解酸化を行った。その結果、球状チタ
ニウム表面に１０μｍの酸化チタニウム層の生成が確認
された。
の製造 ゲルマニウムと同じ手順で径１ｍｍのチタニウム細線を
溶融し、生成した融液を落下管中を自由落下中に凝固
し、径が約１．５ｍｍの球状チタニウムを得た。球状チ
タニウムを内径２ｍｍの一端を径１ｍｍに絞った石英管
中に２ｃｍの高さに充填し、その内の１ｃｍ部を２０ｗ
ｔ％硝酸溶液に浸した。片方の浸漬していない部分に銅
線をチタニウム球に接触させ、電流密度５０Ａ／ｍ2、
１時間アノード電解酸化を行った。その結果、球状チタ
ニウム表面に１０μｍの酸化チタニウム層の生成が確認
された。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、機械的強度の高い、光
を効率よく受光できる球状の光機能材料を落下管を用い
て製造することができる。また、本発明によれば、完全
結晶に近い構造を持った光機能材料を製造することがで
きる。
を効率よく受光できる球状の光機能材料を落下管を用い
て製造することができる。また、本発明によれば、完全
結晶に近い構造を持った光機能材料を製造することがで
きる。
【図１】ゲルマニウム球体の表面にエッチング処理を施
した本発明品の光学顕微鏡写真を示す。
した本発明品の光学顕微鏡写真を示す。
【図２】ゲルマニウム球体の表面にエッチング処理を施
した本発明品の透過電子顕微鏡写真（格子像）を示す。
した本発明品の透過電子顕微鏡写真（格子像）を示す。
【図３】ゲルマニウム片の表面にエッチング処理を施し
た比較品の光学顕微鏡写真を示す。
た比較品の光学顕微鏡写真を示す。
【図４】ゲルマニウム片の表面にエッチング処理を施し
た比較品の格子欠陥部分の透過電子顕微鏡写真を示す。
た比較品の格子欠陥部分の透過電子顕微鏡写真を示す。
【図５】ゲルマニウム片の表面にエッチング処理を施し
た比較品の格子欠陥部付近の透過電子顕微鏡写真（格子
像）を示す。
た比較品の格子欠陥部付近の透過電子顕微鏡写真（格子
像）を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 善徳 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２ 番１号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 永井 秀明 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２ 番１号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (72)発明者 鈴木 正昭 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２ 番１号 工業技術院北海道工業技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平２−55292（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−185975（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−254832（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−33969（ＪＰ，Ａ) 米国特許4021323（ＵＳ，Ａ) 国際公開98／15983（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 B01J 35/02 H01L 31/04 H01L 33/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- 【請求項１】 形状が球形状である光機能材料を製造す
る方法において、微小重力環境下、該光機能材料又はそ
の主体をなす材料の融液を、微小重力環境下において、
二重管からなり、内管と外管との間の間隙部に冷媒を流
通させた落下管内を６６５Ｐａ以下のガス雰囲気下で自
由落下させるとともに、その落下中に冷却固させる球形
化工程を含むことを特徴とする球状光機能材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28298397A JP3200626B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 球状光機能材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28298397A JP3200626B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 球状光機能材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11106300A JPH11106300A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3200626B2 true JP3200626B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=17659688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28298397A Expired - Lifetime JP3200626B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 球状光機能材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200626B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4021323A (en) | 1975-07-28 | 1977-05-03 | Texas Instruments Incorporated | Solar energy conversion |
| WO1998015983A1 (fr) | 1996-10-09 | 1998-04-16 | Josuke Nakata | Dispositif a semi-conducteurs |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP28298397A patent/JP3200626B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4021323A (en) | 1975-07-28 | 1977-05-03 | Texas Instruments Incorporated | Solar energy conversion |
| WO1998015983A1 (fr) | 1996-10-09 | 1998-04-16 | Josuke Nakata | Dispositif a semi-conducteurs |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11106300A (ja) | 1999-04-20 |
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