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[NRIMNews1980-01.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/e1da4742-0920-4556-8d63-70fba854f785/download)

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坂内 富士男

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[金材技研ニュース 1980 No.1](https://mdr.nims.go.jp/datasets/63318bd9-6b50-4b69-908e-1e5e535d3318)

## Fulltext

金属技研ニュース　1980　No.1七①一．ヒEoo一一〇⊂ω⊂o－oo］100．o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］○工←1’一：●　：●．‘＝1．；11’’1、邊鱗一・　　　　　　’帥⊥、一　　　　　　　　　一新年のご　あけましておめでとうございます。　創立以来，当研究所はここに24年目の新春を迎えました。　当研究所は昨年3研究部の筑波移転をほぼ完了して筑波支所を開設いたしました。ここに目黒地区と併せて，金属材料の精錬，加工等プロセスの研究から品質に関する試験研究，さらに新しい材料の研究開発など，広い分野の金属材料の総合研究所としての使命を果してゆく新しい体制づくつを進めることができました。　新年度には，新しい大型プロジェクトとして，まず「極低温利用機器材料の研究開発」が発足いたします。超電導送電，エネルギー貯蔵等に利用される超電導材料ならびに極低温構造材料の開発を進め，これらシステムの我が国における早期実現に貢献しようとするものであります。さらにエネルギー転換に関連した新テーマとして「核融合第一壁用低Z物質被覆に関する研究」，および公害防止関連として「廃水の懸濁電解処理の研究」が発足いたします曲　従来よりの継続としましては、特別研究、原子力研究、省エネルギー技術研究開発，大型工業技術研究として，エネルギー関連の研究課題6テーマ，材料の耐久性，安全性に関する課題3テーマ等の研究プロジェクトを推進し，また宇宙材料実あいさつ所長工博　　荒　　木　　透験を含めた各種のシーズ育成的研究，材料試験業務（強さデータシート）等を推進して参ります。　科学技術の積極的な推進は，エネルギー，資源の代替，財政再建問題など国内的国際的に困難の多いわが国の前途に希望を託する重要な課題であつます。すぐれた先導的技術を白主開発してゆくためには，使用される材料の改良，創製が先行して研究され解決されてゆかねばなつません。その意味において，金属材料の分野において当研究所として応分の責任を果し，材料科学技術の国家的な推進に役立つように努力することが私共の重要な使命と存じます。　官界，学界，業界の各位の一層の御指導御鞭捷と御後援を希求申し上げる次第であつます。一1一新しい金属微粒子製造法　金属微粒子，とりわけ平均粒径が1μm以下の粒子は“超微粒子”と呼ばれ，通常の金属塊には見られない様々な性質を示すようになる。　たとえば，Fe－Ni－Co系含金の超微粒子は磁気特性が優れ，高密度の磁気記録材料として注目されている。また，磁性微粒子を波体中に分散させて磁性流体としたり，厚膜IC用の導電塗料，焼結促進材，化学反応用触媒，微小孔フィルターなど，超微粒子の特性を生かした用途の開発が進められている。　現在，良質の金属微粒子を得るための工業的製造法としては，低圧の不活性ガス中で金属を加熱・蒸発する方法が開発されている。しかしながら，この蒸発現象を利用した金属微粒子製造法は，金属の蒸発速度がその加熱温度における金属の蒸気圧や雰囲気の圧力などによって著しく左右されるため，概して製造能力が低く，しかも，Ta，Nb等の高融点金属では微粒子製造それ白体が極めて困難である。また，このようにして製造された金属微粒子は貴金属並の価格となることなどが相まって，実用化への階路ともなっている。　金属化学研究部ては，これまて「金属　カス問の化学反応」に関する一連の研究を進めてきたが，その研究の過程で見出された現象を基に，従来の方法とは全く異なる金属微粒子製造法を開発した。すなわち，上記研究テーマの一環として行われた「アークプラズマ中の水素と溶融金属の反応」’汐」’　一’’一w’…’’甘’1阯宮1」アークプラズマ申の水繕素（原子状に解離）は，も溶融金属に活発に作用し，見掛けの水素溶解量を増大させる性質解した水素は溶融金属　　　　　写真1鉄微粒子の微粒子をともなって放出することなどの知見が得られた。そして，この一連の現象を利用することにより、金属微粒子の高能率生産が可能であることを見出したものである。　この原理に基づく金属微粒子製造法の一例として，水素一アルゴン混合ガス雰囲気（1気圧）中で直流アークを発生させ，このアークを熱源として金属を溶解して製造した鉄およびタンタル微粒子の走査電顕写真を写真1および2に示す。写真に見られるように，製造された金属粒子はいずれも直径1μm以下の超微粒子であつ，とくにタンタル粒子ではその直径が0．1μm以下となっている。　表には，本製造法による微粒子発生速度の一例を示す。また比較のために真空中における金属の蒸発速度（表面積3cm2）の計算値も合せ示した。金属の蒸発速度は雰囲気圧力の増大とともに激減することを考えに入れると，本製造法は従来法よりも数百倍以上の微粒子製造能力があると言えよう。なお，本製造法はどのような金属および合金に対しても適用できることが確認されておつ，金属微粒子の応用分野の拡大に貢献できるものと考えられる。　衰　本製造法と従来法による金眉微粒子発生逮度の比較金属雰囲気（工気圧〕　微粒子発生速度蒸発法の微粒子発生速度1真空〕40％H2－Ar　　180～2409／hr　　　　（2000K）50％H呈一Ar　　　　7　　g＾r　　　　　　O．59／11r写真2　タンタル微粒子一2一磁性半導体を含むヘテ回接合　CdCr2Se4，HgCr2Se4などのカルコゲナイド・クローム・スピネルは，1966年に発見されて以来，磁性と半導性をあわせもつ強磁性半導体として注目されている。これらの物質は通常の半導体とはまったく異なった電気的光学的性質を示す。たとえば，これらの物質はそれぞれの磁気変態温度近傍で大きな負の磁気抵抗を示すとともに，それらの光学的吸収端が温度の低下にともない長波長側にずれ，磁場を加えることによりさらに長波長側にずれる。しかし，これらの特異な性質を利用した本格的な素子に関する研究はほとんど行なわれていない。それはこれらの物質の基礎的な物性に関する研究，および素子化に必要な接合に関する研究が遅れているためである。　金属物理研究部では，これらの物質の素子化を指向した磁性半導体を含むヘテロ接合に関する金材技研独自の研究を行なっている。ヘテロ接合とは，異なった種類の半導体結晶を結晶格子が連続するように接合させたものを言い，これは，おもに受光および発光素子の効率を高めるためにもちいられる。　カルコゲナイド・クローム・スピネル磁性半導体の中で，HgC・2Se4は光学的性質の特異性が特に大きく，良好な素子性能が期待される物質であることに注自し，現在まで，HgC・。S・。と通常の半導体であるCdIn2S4あるいはHgIn2S4との問の各ヘテロ接合および磁性半導体同志のCdxHg1－xCr2Se4／CdCr2Se4ヘテロ接含を，気相法によリ作製することに成功している。これらのヘテロ接含は，同じスピネル型の結晶構造をもつ物質同志写真1　αx晦1－xCr2Se4／αCr2S04ヘテロ接合　（盆）表面の反射電子線回折像　（b）断面の光学顕微鏡写真およぴ地L仏αLα各X線像の組み合わせであり，さらに格子定数の不整合がいずれも1％以内と小さいため，良好なヘテロ接合特性が期待される。　図1はHgCr2Se4／CdIn2S4ヘテロ接合の断面における組成変化を示す。各構成元素の濃度は，接合界面近傍においてほぽ階段的に変化しているが，わずかに傾斜を持っていることがわかる。また，このヘテロ接合に光を照射すると，接合両端に付けた電極間に電圧が発生する。この電圧の光子エネルギー依存性を調べた結果，このヘテロ接合は，強磁性半導体HgCr2Se4の光学的性質の特異性を十分に利用した独特な受光素子として機能することが明らかになった。　写真1に磁性半導体同志のCdxHg1－xCr2Se4！CdCr2Se4ヘテロ接合表面の反射電子線回折像，および断面の光学顕微鏡写真とHgLα，CdLα各X線像を示す。CdCr2Se4単結晶基板上に厚さ約5μmのCdxHg1－xCr2Se4単結晶エピタキシャル膜ができていることがわかる。しかし，この場合も各構成元素の濃度は接合界面近傍において傾斜を持っている。　今後，以上のヘテロ接合をもちいて，磁性半導体の光学的性質の特異性を十分に発揮する磁性半導体発光素子の可能性を探究する予定である。そのためには，各構成元素の濃度が接合界面で急激に階段的に変化するヘテロ接合，および異種物質の吸着層などのない清浄な界面を持つヘテロ接合等を作製する必要がある。これは，超高真空中で各種構成元素の分子線強度を任意に制御しながら結晶成長を　　　　　　　C、，S、　、　　　　　l　OOイ子つことが　　　　　Cd・■n・S　H9できる分子線エピタキ＿　　　　　潰シャル結晶〕成長装置を簑501111デJ。、あろう。　　　O　毒嘉キシ十ル1・・s荻板　　　　　　　　　（Cdln里S’〕　　　　　（HgCr呈S軸〕　20　　10　　0　　　10　　20　　30　　　　　　接合界面　　　　　　距　離　｛μm）図1　賦r2Se4／㎝皿2＆ヘテロ接合の断　　面における組成変化一3一1979年外国人来訪者一覧○來　　　　潜 來訪者含蕎’1’162人畷　　名 人数 月　　日 民　　　　　　名所燭機1週ア　メ　リ　カ 32 3．22 Prof．W．E．W割1一固o芭 Uni｝．ofPi晦bur曲　ほか1名5．16 Dr－D－B．Montgo㎜ery M齪彗s齪ohu舵肚畠In畠砒ute　of　Teoh冊olo芭y　ほか3名5．22 Dr．S．J．M刮ta昌 Repubiic　Steel　Co．　ほカ’3名5．28 Dr、丁一M．D帥ine Gen個r田］E1ectric　Co．5．29 Dr．P．S．Swartz 互nter㎜刮竃netio昌Genero葦Co．　ほか1名5．30 Pro£　K．Strnat Un；可．of　C齪1ifornia　ほか2名6．　2 Prof．A．E．R丑y Univ，of　Daバon9．20 Pro｛一M．E．F…ne NOrthW色昌tern　UniV．9．28 Dr．W．Parr｛sh IBM　S曲n　Jos日Re昌e刮rch　L呂bor趾orie富10．　3 Prof．R．W，Boon Un1v．of　Wi畠oon宮iH　ほか1名10，　6 Dr．D．Board Dep齪・tment　of　En但r醐1O．I3 Prof．S．W．V刮n昌c～er Univ．of　Wiscons…n1O．13 Dr，D．N．Corni宮11 Lowrenoe　Liwr㎜ore　Laboratory10．13 Dr－W．V．Ha宮島en胴玩1 Lo筥A－amo富Soi邊nce　L齪bomtory10．工3 Dr．S．T．Wang Argonne　Natio11垂1La1〕oratory1O，23 Prof．M．R．G．Wutti芭 Univ．ofM…宮sowi　他1名11．　1 Dr．R．Doiinsky Dow　Cおem…c邑］Central　In≡；titute　ほ力・玉名u．30 Pmf．H．K．Birnb邑um Univ．of　mimis12．　5 Dr．R．H．Stu1en S田ndi刮L齪bomtor…但s12．　6 Dr．D．G．We畠tlake Ar竪onne　N刮tiona1Laboratory1・牛1　　　［韮1 27 3．　3 Dr．　三1三　如 ll・】1嚢レ・ルビン船舶二1二穫学院視察E珂　ほか玉2名4．　5 Dr．　廠　　兜 畔リ董…1～台倫］ニニ薬’千t■葦髪匿I］　＃まカ’4名6．　1 Prof、何’文望 ；化京■大学　ほか6名12－　5 Prof、鰯栄雄 北旗鍋鉄勢続　ほか1名淋　　　　［垂1 19 7．27 Mr一　嚢’樽兜 燃鰯科｛学：披術劃罰．縦団　　ほかlo名8．13 Pmf．洪銚徽 i1萄鰹大堺　ほか2名8．22 Mr一　呉椀潔 組距産1薬株武金毛k　ほか3名IO．　3 Mr．　郷衆承 雛11萎1斑プ〕披術研究所イ　ギり　ス 1O 4，25 Dr．N－W．Ker1ey T11e　Oxford　In5tmm唱nt　Co．Ltd．　ほか1名7，28 Dr．D．S．F1但tt W田rr冊Spri㎎L刮bomtory　ほか工名玉O．　2 Dr．J．A．Catter齪H Department　of　Indu畠try　ほか2名旦O．22 Pro£R．W．K．H㎝eyco㎜be Un…v．of　C齪mbrid鵬　　ほか1名11．30 J1C．Scully Univ．of　Leedsソ　　　　連 IO 5．11 Prof－1≡＝．M－Nad≡；orWi So－id　Stat直　Physios　In宮セituセo5．28 Prof．E．M．Sokolo可畠k品y丑 Mo昌cow　Univ．　ほか2名10．　3 Dr．玉．V．Goryn葦n C直ntr田1Re富eorcお固nd　Sc…entifio　In畠tiωt但of　ShipI〕uHdin呂ほか4名11．　9 Dr．L．玉．Mas，ov B田ikow　In昌titute　of　Met齪Hur鴉y西　ドイツ 9 3．　9 Prof．E．N個mb齪ch Univ．of　MOn昌ter8．31 Dr．G．L帥dw硅計r Max－p1硅no註　In畠titute　fOr　M但ta1－forsc出un匡IO．　1 Prof．B．I1昌chner U蜆iv．of　Erlan雛n10．　垂 Dr．E．From M固x・PI丑nck　Instit阯fOr　MetaHfor5chun島lO．31 Prof．D．Uobin罠 TUV　Rム但in1副nd　ほか2名11，30 Dr，H．ZOc計n但r Uniw．of　Mijn昌ter12－　5 Dr－H－WO昌tenber顯 B邊nd哩醐n昌t刮1t肺rMaterialPrOfungマレーシア 6 9．22 Dr．T．F．AbduH固h Cllie｛Seoret蛆y　to　Government　to　C刮1〕inet　Secretary　ほか5名チ　　　　り 5 7．16 Mr昌．M．T．C．Dinoohet Ministry　of　Minin哩　ほか2名lo．19 Dr．W．S．Schwarzb画um Gov個rnm但nt　Researoh　Center　for　tトe　Minin雷　Indu畠try　ほか玉端オーストラリア 4 5．23 Prof．L．D－Antおony Austr晶，i齪　N刮tional　Uuiv．　ほか3名スエーテ』ン 3 4．27 Mr．P．Heedm晶11 MEFOS－Found刮tion　for　Met固n咄r国io固工Res哩齪roh　ほか玉名11．21 D1・．R．Cor…n ASEA　Co．ノルウェー 3 6．旦3 Dr．W…ntermarを Norw齪y　Ship　Bureou　（N．V．）　ほか2名カ　ナ　　ダ 2 5．12 Prof．W．K．Lu MoM舶まer　Univ．6．2I Pro｛．M．B．Ives MoM固昌ter　Univ．ナイジェりア 2 6．19 Dr．S．6昌huntolu M呂eri曲n　Steei　Develop㎜e荊t　A咄thority　ほか1名　　一フ　フンス 2 12，　6 ProL　C－Lelo岬 Commi畠畠ariat曲L’en虐r厘…芭Atomiquei2．　7 A富富o．Pmf．M．Aucouturier Univ．de　P帥i富Sud．災　ドイツ 2 工．24 Pro£H－Bet計鵬 The玉n昌titute　of　So1id　St品t直Phy畠ics　md　l≡：…但ctron　Micro畠oopyフィンランド 1 1．H Mr，L　K田is1丑nie㎜i Emb齪舶y　of　F…n1齪ndほか1名イ　タ　リア 1 2．　2 Pro£M．C即邊to Univ．of　Romeチェコスロパキア 1 2．21 Dr．V．Wa1der Iron曲nd　St僅e，Re富e皿rch　Instituteイスラェル 1 4．　2 Mr．A－Mois冊cu The　Stand田rd昌亘nst　itutio冊of　Isr舵1イ　ン　　ド 1 7，14 Dr．G．P．Ti、甲画ri 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