JP2001270712A - ケイ素を含むＧｄ多ホウ化物とその製造方法 - Google Patents
ケイ素を含むＧｄ多ホウ化物とその製造方法Info
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】Gd化合物は、磁性スピンが大きく、これまで有
用な磁性素子材料等を与えてきたが、これまでにはない
ガドリニウムクラスター化合物の創製と、それを再現性
よく、しかも簡便かつ容易に製造することのできる製造
技術の確立が期待されている。 【構成】 一般式がGdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.
4)で示されてなることを特徴とするケイ素を含むGd多ホ
ウ化物。既知のガドリニウムホウ化物(GdB2、GdB 4、GdB
8、GdB12等)にホウ素とケイ素を混合し、固相反応や溶
融法などで製造する。
用な磁性素子材料等を与えてきたが、これまでにはない
ガドリニウムクラスター化合物の創製と、それを再現性
よく、しかも簡便かつ容易に製造することのできる製造
技術の確立が期待されている。 【構成】 一般式がGdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.
4)で示されてなることを特徴とするケイ素を含むGd多ホ
ウ化物。既知のガドリニウムホウ化物(GdB2、GdB 4、GdB
8、GdB12等)にホウ素とケイ素を混合し、固相反応や溶
融法などで製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ケイ素を含むGd
多ホウ化物とその製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、熱電素子材料、磁性素子材料、
また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムイオンを十
分な濃度含んでいるので、発光素子等に利用可能な新し
いタイプのケイ素を含むGd多ホウ化物とその製造方法に
関するものである。
多ホウ化物とその製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、熱電素子材料、磁性素子材料、
また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムイオンを十
分な濃度含んでいるので、発光素子等に利用可能な新し
いタイプのケイ素を含むGd多ホウ化物とその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来技術とその課題】従来より、機械材料や電気電子
材料などについては、高機能を有する新規材料の研究が
盛んに行われており、近年C60フラーレンなどの発見に
伴い、クラスター化合物についての研究が盛んに行われ
るようになった。多ホウ化物もB12正二十面体を含む化
合物として興味が持たれている。B12正二十面体を含む
化合物において今まで８種類の構造が得られていたけれ
ども、極最近新しい９番目のYB50型構造が発見された。
材料などについては、高機能を有する新規材料の研究が
盛んに行われており、近年C60フラーレンなどの発見に
伴い、クラスター化合物についての研究が盛んに行われ
るようになった。多ホウ化物もB12正二十面体を含む化
合物として興味が持たれている。B12正二十面体を含む
化合物において今まで８種類の構造が得られていたけれ
ども、極最近新しい９番目のYB50型構造が発見された。
【０００３】しかし、YB50型構造をとる希土類多ホウ化
物クラスター化合物REB50の相はY、またTbからLuまでの
希土類元素について存在することが知られているが、イ
オン半径の大きいGdについては得られていなかった。Gd
化合物は、磁性スピンが大きく、これまで有用な磁性素
子材料等を与えてきたが、これまでにはないガドリニウ
ムクラスター化合物の創製と、それを再現性よく、しか
も簡便かつ容易に製造することのできる製造技術の確立
が期待されている状況にある。
物クラスター化合物REB50の相はY、またTbからLuまでの
希土類元素について存在することが知られているが、イ
オン半径の大きいGdについては得られていなかった。Gd
化合物は、磁性スピンが大きく、これまで有用な磁性素
子材料等を与えてきたが、これまでにはないガドリニウ
ムクラスター化合物の創製と、それを再現性よく、しか
も簡便かつ容易に製造することのできる製造技術の確立
が期待されている状況にある。
【０００４】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来ガドリニウム化合物には知られ
ていない全く新しい組成と構造を有し、磁性素子材料、
また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムを十分含ん
でいるので、発光素子等に利用可能な新しいタイプのGd
-B-Si系化合物とその製造方法を提供することを目的と
している。
されたものであり、従来ガドリニウム化合物には知られ
ていない全く新しい組成と構造を有し、磁性素子材料、
また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムを十分含ん
でいるので、発光素子等に利用可能な新しいタイプのGd
-B-Si系化合物とその製造方法を提供することを目的と
している。
【０００５】
【課題を解決するための手段】我々は、YB50にケイ素を
添加するとYB41Si1.2という化合物が得られ、それがYB
50と構造同位体であり、YB50に比べて格子定数が大きい
ことに着目して、上記の製造方法で初めてGdフェーズの
REB50型化合物GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.4)を
作成することに成功した。
添加するとYB41Si1.2という化合物が得られ、それがYB
50と構造同位体であり、YB50に比べて格子定数が大きい
ことに着目して、上記の製造方法で初めてGdフェーズの
REB50型化合物GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.4)を
作成することに成功した。
【０００６】この発明は、従来ガドリニウム化合物には
知られていない全く新しい組成と構造を有し、磁性素子
材料、また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムを十
分濃度含んでいるので、発光素子等に利用可能な新しい
タイプのGd-B-Si系化合物とその製造方法を提供する。
知られていない全く新しい組成と構造を有し、磁性素子
材料、また、伝導が半導体的であり、ガドリニウムを十
分濃度含んでいるので、発光素子等に利用可能な新しい
タイプのGd-B-Si系化合物とその製造方法を提供する。
【０００７】この発明の一般式GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8,
-1.4<Y<1.4)で示されるケイ素を含むGd多ホウ化物は、
半導体的であり、高いゼーベック係数を持つ。このた
め、熱電素子としての利用が期待される。また、化合物
中のGdイオンは大きな磁性スピンを有しており、磁性素
子としてきわめて有用である。
-1.4<Y<1.4)で示されるケイ素を含むGd多ホウ化物は、
半導体的であり、高いゼーベック係数を持つ。このた
め、熱電素子としての利用が期待される。また、化合物
中のGdイオンは大きな磁性スピンを有しており、磁性素
子としてきわめて有用である。
【０００８】この一般式GdB44+XSi1.8+Yで示されるケイ
素を含むGd多ホウ化物を製造するための方法としては、
下記の３種類の方法がある。その一は、ガドリニウムに
対するホウ素の比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに
対するケイ素の比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、
ガドリニウムホウ化物にホウ素とケイ素を混合し、その
混合物を真空下または不活性ガス下で1400℃以上2200℃
以下で固相反応する製造方法である。ガドリニウムホウ
化物としては、既知のGdB2、GdB4、GdB8、GdB12等を使
用できる。反応温度が1400℃より低いと反応速度が遅く
なり、事実上ケイ素を含むGd多ホウ化物の製造が困難と
なる。一方、2200℃より高いと、固相反応を行う際の入
れ物（容器）の方が、ほとんどすべての場合溶けてしま
うために製造ができなくなる。
素を含むGd多ホウ化物を製造するための方法としては、
下記の３種類の方法がある。その一は、ガドリニウムに
対するホウ素の比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに
対するケイ素の比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、
ガドリニウムホウ化物にホウ素とケイ素を混合し、その
混合物を真空下または不活性ガス下で1400℃以上2200℃
以下で固相反応する製造方法である。ガドリニウムホウ
化物としては、既知のGdB2、GdB4、GdB8、GdB12等を使
用できる。反応温度が1400℃より低いと反応速度が遅く
なり、事実上ケイ素を含むGd多ホウ化物の製造が困難と
なる。一方、2200℃より高いと、固相反応を行う際の入
れ物（容器）の方が、ほとんどすべての場合溶けてしま
うために製造ができなくなる。
【０００９】その二は、ガドリニウムに対するホウ素の
比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の
比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、ガドリニウムホ
ウ化物にホウ素とケイ素を混合し、その混合物を真空下
または不活性ガス下で溶融する製造方法である。ガドリ
ニウムホウ化物としては、既知のGdB2、GdB4、GdB8、Gd
B12等を使用できる。
比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の
比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、ガドリニウムホ
ウ化物にホウ素とケイ素を混合し、その混合物を真空下
または不活性ガス下で溶融する製造方法である。ガドリ
ニウムホウ化物としては、既知のGdB2、GdB4、GdB8、Gd
B12等を使用できる。
【００１０】その三は、ガドリニウムに対するホウ素の
比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の
比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)で、かつ酸素とホウ素の比が１
となるように、ガドリニウム酸化物にホウ素とケイ素を
混合し、その混合物を不活性ガス下でアーク溶融する製
造方法である。アーク溶融には、従来一般に、ホウ素化
合物等の製造に使用されている装置、方法を応用すれば
よい。
比が44+X（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の
比が1.8+Ｙ(-1.4<Y<1.4)で、かつ酸素とホウ素の比が１
となるように、ガドリニウム酸化物にホウ素とケイ素を
混合し、その混合物を不活性ガス下でアーク溶融する製
造方法である。アーク溶融には、従来一般に、ホウ素化
合物等の製造に使用されている装置、方法を応用すれば
よい。
【００１１】これらのいずれの方法においても、ガドリ
ニウムに対するホウ素の比を36より大きく、しかも52よ
り小さくする必要がある。ガドリニウムに対するホウ素
の比が36より小さいと、反応生成物中に低ホウ化物であ
る、GdB6などが不純物として混在してしまう。一方、ガ
ドリニウムに対するホウ素の比が52を超える場合には、
反応生成物中にGdB66が不純物として混在するようにな
る。このため、ガドリニウムに対するホウ素の比は、44
＋X（-8<X<8）とする。
ニウムに対するホウ素の比を36より大きく、しかも52よ
り小さくする必要がある。ガドリニウムに対するホウ素
の比が36より小さいと、反応生成物中に低ホウ化物であ
る、GdB6などが不純物として混在してしまう。一方、ガ
ドリニウムに対するホウ素の比が52を超える場合には、
反応生成物中にGdB66が不純物として混在するようにな
る。このため、ガドリニウムに対するホウ素の比は、44
＋X（-8<X<8）とする。
【００１２】また、ガドリニウムに対するケイ素の比を
0.4より大きく、しかも3.2より小さくする必要がある。
ガドリニウムに対するケイ素の比が0.4より小さいと、
反応生成物中に他のホウ化物である、GdB66などが不純
物として混在してしまう。一方、ガドリニウムに対する
ケイ素の比が3.2を超える場合には、反応生成物中にケ
イ素が不純物として混在するようになる。このため、ガ
ドリニウムに対するケイ素の比は、1.8＋Y（-1.4<Y<1.
4）とする。
0.4より大きく、しかも3.2より小さくする必要がある。
ガドリニウムに対するケイ素の比が0.4より小さいと、
反応生成物中に他のホウ化物である、GdB66などが不純
物として混在してしまう。一方、ガドリニウムに対する
ケイ素の比が3.2を超える場合には、反応生成物中にケ
イ素が不純物として混在するようになる。このため、ガ
ドリニウムに対するケイ素の比は、1.8＋Y（-1.4<Y<1.
4）とする。
【００１３】
【実施例】以下実施例を示し、さらにこの発明について
詳しく説明する。Gd2O3とBをGdに対するBの比が50で、
かつOとBの比が１となる割合で混合し、これを加圧成形
したものを真空中、1750℃で4時間加熱して得られたも
のを粉砕して、Gdに対するSiの比が2になるように混合
し、これを加圧成形したものを真空中、1900℃で10時間
加熱する。化学分析による測定では、[B] / [Gd] =44.
0、[Si] / [Gd] =1.53となり、GdB44+XSi1.8+Y(X=0, Y=
-0.27)のほぼ所望の組成と近似する新たなケイ素を含む
Gd多ホウ化物を得たことが確認された。
詳しく説明する。Gd2O3とBをGdに対するBの比が50で、
かつOとBの比が１となる割合で混合し、これを加圧成形
したものを真空中、1750℃で4時間加熱して得られたも
のを粉砕して、Gdに対するSiの比が2になるように混合
し、これを加圧成形したものを真空中、1900℃で10時間
加熱する。化学分析による測定では、[B] / [Gd] =44.
0、[Si] / [Gd] =1.53となり、GdB44+XSi1.8+Y(X=0, Y=
-0.27)のほぼ所望の組成と近似する新たなケイ素を含む
Gd多ホウ化物を得たことが確認された。
【００１４】そして、粉末X線回折より、得られた化合
物中に既知のGd化合物の相が混在していないことが確認
された。回折パターンは図１に示し、格子定数a=16.75
A, b=17.73 A, c=9.57 Aの斜方晶系で指数付けすること
ができた。（注：標準として使用したLaB6の回折による
ピークは図中のxで示されている）。もちろんこの発明
は、以上の例によって限定されることはない。細部につ
いては様々な様態が可能であることは言うまでもない。
物中に既知のGd化合物の相が混在していないことが確認
された。回折パターンは図１に示し、格子定数a=16.75
A, b=17.73 A, c=9.57 Aの斜方晶系で指数付けすること
ができた。（注：標準として使用したLaB6の回折による
ピークは図中のxで示されている）。もちろんこの発明
は、以上の例によって限定されることはない。細部につ
いては様々な様態が可能であることは言うまでもない。
【００１５】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、いままでにはGd化合物では存在しなかった、YB50
型構造の、一般式GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.4)
で示されるケイ素を含むGd多ホウ化物が提供される。熱
電素子材料や磁性素子材料等としての応用展開がきわめ
て有望視される。
って、いままでにはGd化合物では存在しなかった、YB50
型構造の、一般式GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.4)
で示されるケイ素を含むGd多ホウ化物が提供される。熱
電素子材料や磁性素子材料等としての応用展開がきわめ
て有望視される。
【図１】図１は、実施例１で得られたGd多ホウ化物の粉
末X線回折パターンを示すグラフである。
末X線回折パターンを示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 一般式がGdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y
<1.4)で示されてなることを特徴とするケイ素を含むGd
多ホウ化物。 - 【請求項２】 ガドリニウムに対するホウ素の比が44+X
（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の比が1.8+
Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、ガドリニウムホウ化物に
ホウ素とケイ素を混合し、その混合物を真空下または不
活性ガス下で1400℃以上2200℃以下で固相反応すること
を特徴とする一般式GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.
4)で示されるケイ素を含むGd多ホウ化物の製造方法。 - 【請求項３】 ガドリニウムに対するホウ素の比が44+X
（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の比が1.8+
Ｙ(-1.4<Y<1.4)となるように、ガドリニウムホウ化物に
ホウ素とケイ素を混合し、その混合物を真空下または不
活性ガス下で溶融することを特徴とする一般式GdB44+XS
i1.8+Y(-8<X<8, -1.4<Y<1.4)で示されるケイ素を含むGd
多ホウ化物の製造方法。 - 【請求項４】 ガドリニウムに対するホウ素の比が44+X
（-8<X<8）で、ガドリニウムに対するケイ素の比が1.8+
Ｙ(-1.4<Y<1.4)で、かつ酸素とホウ素の比が１となるよ
うに、ガドリニウム酸化物にホウ素とケイ素を混合し、
その混合物を不活性ガス下でアーク溶融することを特徴
とする一般式GdB44+XSi1.8+Y(-8<X<8,-1.4<Y<1.4)で示
されるケイ素を含むGd多ホウ化物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086202A JP3427180B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | ケイ素を含むＧｄ多ホウ化物とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000086202A JP3427180B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | ケイ素を含むＧｄ多ホウ化物とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001270712A true JP2001270712A (ja) | 2001-10-02 |
| JP3427180B2 JP3427180B2 (ja) | 2003-07-14 |
Family
ID=18602412
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000086202A Expired - Lifetime JP3427180B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | ケイ素を含むＧｄ多ホウ化物とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3427180B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356404A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Japan Science & Technology Agency | 多ホウ化物を使用した磁気メモリー素子及び磁場センサー素子 |
| JP2006310361A (ja) * | 2005-04-26 | 2006-11-09 | Asahi Kasei Corp | 熱電材料とその製造方法 |
| JP2011029307A (ja) * | 2009-07-23 | 2011-02-10 | National Institute For Materials Science | 熱電素子 |
| JP2011029351A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | National Institute For Materials Science | 熱電半導体とそれを用いた熱電発電素子 |
-
2000
- 2000-03-27 JP JP2000086202A patent/JP3427180B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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