JPH06122594A - 酸化物単結晶の製造方法 - Google Patents
酸化物単結晶の製造方法Info
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- JPH06122594A JPH06122594A JP27422292A JP27422292A JPH06122594A JP H06122594 A JPH06122594 A JP H06122594A JP 27422292 A JP27422292 A JP 27422292A JP 27422292 A JP27422292 A JP 27422292A JP H06122594 A JPH06122594 A JP H06122594A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 目的とする組成からずれのない鉛を主成分と
する酸化物単結晶を製造できる方法を提供する。 【構成】 鉛を主成分とする酸化物の原料をAuおよび
Agからなる群より選択される少なくとも1種を主成分
とする容器に保持するか、または鉛の原料としてPb3
O4 、Pb2 O3 およびPbO2 からなる群より選択さ
れる少なくとも1種を含む鉛を主成分とする酸化物の原
料を容器に保持し、400℃以上、1気圧以上の高温高
圧状態で合成を行う。
する酸化物単結晶を製造できる方法を提供する。 【構成】 鉛を主成分とする酸化物の原料をAuおよび
Agからなる群より選択される少なくとも1種を主成分
とする容器に保持するか、または鉛の原料としてPb3
O4 、Pb2 O3 およびPbO2 からなる群より選択さ
れる少なくとも1種を含む鉛を主成分とする酸化物の原
料を容器に保持し、400℃以上、1気圧以上の高温高
圧状態で合成を行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉛を主成分とする酸化物
単結晶の製造方法に関する。
単結晶の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉛を主成分とする酸化物単結晶は、一般
的にフラックス法と呼ばれる方法で合成される。フラッ
クス法では、出発原料である酸化物または炭酸化物にフ
ラックスとなる成分例えばPbOを過剰に添加して混合
した後、800〜900℃で仮焼し、フラックスが生成
するような高温例えば1000〜1200℃で原料の混
合物をフラックスとともに溶融させる。その後、徐々に
冷却させながら単結晶を析出させ、かつその析出した単
結晶を核として大きく育成させていく。しかし、フラッ
クス法では、冷却速度の制御が困難であるという問題が
あった。
的にフラックス法と呼ばれる方法で合成される。フラッ
クス法では、出発原料である酸化物または炭酸化物にフ
ラックスとなる成分例えばPbOを過剰に添加して混合
した後、800〜900℃で仮焼し、フラックスが生成
するような高温例えば1000〜1200℃で原料の混
合物をフラックスとともに溶融させる。その後、徐々に
冷却させながら単結晶を析出させ、かつその析出した単
結晶を核として大きく育成させていく。しかし、フラッ
クス法では、冷却速度の制御が困難であるという問題が
あった。
【0003】この問題を解決するために、鉛の酸化物お
よび他の原料を混合し、水とともに例えばPtのカプセ
ルに封入した後、テストチューブと呼ばれる高圧容器に
保持し、高温高圧状態下で反応させる水熱合成法が用い
られるようになってきている。この方法では、フラック
ス法と異なり冷却速度の制御が容易であり、また鉛の蒸
発を抑制することができる。
よび他の原料を混合し、水とともに例えばPtのカプセ
ルに封入した後、テストチューブと呼ばれる高圧容器に
保持し、高温高圧状態下で反応させる水熱合成法が用い
られるようになってきている。この方法では、フラック
ス法と異なり冷却速度の制御が容易であり、また鉛の蒸
発を抑制することができる。
【0004】しかしながら、上述したような方法におい
てはPtが水素を透過させやすいため、外部からPtカ
プセル内に水素が侵入し、酸化鉛が還元されて金属鉛と
なり、所望の組成の酸化物単結晶を合成することができ
ない。しかも、この金属鉛は高温下でPtと反応し、P
tカプセルを劣化させるという問題があった。このよう
な理由で、従来は100〜120℃という低温での水熱
合成法により鉛を主成分とするアモルファス状の粉体は
合成されているが、ペロブスカイト構造などの酸化物単
結晶は合成されていない。
てはPtが水素を透過させやすいため、外部からPtカ
プセル内に水素が侵入し、酸化鉛が還元されて金属鉛と
なり、所望の組成の酸化物単結晶を合成することができ
ない。しかも、この金属鉛は高温下でPtと反応し、P
tカプセルを劣化させるという問題があった。このよう
な理由で、従来は100〜120℃という低温での水熱
合成法により鉛を主成分とするアモルファス状の粉体は
合成されているが、ペロブスカイト構造などの酸化物単
結晶は合成されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、目的
とする組成からずれのない鉛を主成分とする酸化物単結
晶を製造できる方法を提供することを目的とする。
とする組成からずれのない鉛を主成分とする酸化物単結
晶を製造できる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段と作用】本願第1の発明の
酸化物単結晶の製造方法は、鉛を主成分とする酸化物の
原料をAuおよびAgからなる群より選択される少なく
とも1種を主成分とする容器に保持し、400℃以上、
1気圧以上の高温高圧状態で合成を行うことを特徴とす
るものである。
酸化物単結晶の製造方法は、鉛を主成分とする酸化物の
原料をAuおよびAgからなる群より選択される少なく
とも1種を主成分とする容器に保持し、400℃以上、
1気圧以上の高温高圧状態で合成を行うことを特徴とす
るものである。
【0007】本願第2の発明の酸化物単結晶の製造方法
は、鉛の原料としてPb3 O4 、Pb2 O3 およびPb
O2 からなる群より選択される少なくとも1種を含む鉛
を主成分とする酸化物の原料を容器に保持し、400℃
以上、1気圧以上の高温高圧状態で合成を行うことを特
徴とするものである。
は、鉛の原料としてPb3 O4 、Pb2 O3 およびPb
O2 からなる群より選択される少なくとも1種を含む鉛
を主成分とする酸化物の原料を容器に保持し、400℃
以上、1気圧以上の高温高圧状態で合成を行うことを特
徴とするものである。
【0008】本発明において、原料としては、目的とす
るPb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 、Pb(Zn1/3 Nb
2/3 )O3 、Pb(Zr1-y Tiy )O3 などの酸化物
の構成元素を含む化合物が用いられる。
るPb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 、Pb(Zn1/3 Nb
2/3 )O3 、Pb(Zr1-y Tiy )O3 などの酸化物
の構成元素を含む化合物が用いられる。
【0009】本願第1の方法で用いられるAuおよびA
gからなる群より選択される少なくとも1種を主成分と
する容器は、Au、Ag、AuAg合金、またはこれら
にPtなどが添加された合金からなっている。容器中の
AuおよびAgの含有率は、60wt%以上であること
が好ましい。これらの容器は、従来用いられているPt
からなる容器と比較して水素が透過しにくい。したがっ
て、高温高圧下でも、容器内の酸化物が還元されること
がなく、所望の組成を有するペロブスカイト構造などの
酸化物単結晶を合成できる。
gからなる群より選択される少なくとも1種を主成分と
する容器は、Au、Ag、AuAg合金、またはこれら
にPtなどが添加された合金からなっている。容器中の
AuおよびAgの含有率は、60wt%以上であること
が好ましい。これらの容器は、従来用いられているPt
からなる容器と比較して水素が透過しにくい。したがっ
て、高温高圧下でも、容器内の酸化物が還元されること
がなく、所望の組成を有するペロブスカイト構造などの
酸化物単結晶を合成できる。
【0010】本願第2の方法で鉛の原料として用いられ
るPb3 O4 、Pb2 O3 およびPbO2 はいずれも、
O/Pbの原子比が1/1より大きいため、従来用いら
れているPbOよりも酸素を過剰に含んでいる。このた
め、水素が透過しやすいPt容器を用いたとしても、原
料の還元により金属鉛が生成するまでには至らず、所望
の組成を有するペロブスカイト構造などの酸化物単結晶
を合成できる。なお、本願第2の発明では、鉛の原料と
してPbOなどが併用されてもよいが、鉛の原料全体の
うち、Pb3 O4 、Pb2 O3 およびPbO2 からなる
群より選択される少なくとも1種の割合が10wt%以
上さらには30wt%以上であることが好ましい。
るPb3 O4 、Pb2 O3 およびPbO2 はいずれも、
O/Pbの原子比が1/1より大きいため、従来用いら
れているPbOよりも酸素を過剰に含んでいる。このた
め、水素が透過しやすいPt容器を用いたとしても、原
料の還元により金属鉛が生成するまでには至らず、所望
の組成を有するペロブスカイト構造などの酸化物単結晶
を合成できる。なお、本願第2の発明では、鉛の原料と
してPbOなどが併用されてもよいが、鉛の原料全体の
うち、Pb3 O4 、Pb2 O3 およびPbO2 からなる
群より選択される少なくとも1種の割合が10wt%以
上さらには30wt%以上であることが好ましい。
【0011】本発明において、合成条件を400℃以
上、1気圧以上としたのは、これらの条件を下回ると、
所望の単結晶酸化物を合成するには不十分であり、アモ
ルファス酸化物が生成するためである。合成温度に関し
ては、550℃以上であることが好ましい。なお、合成
温度の上限は、原料が封入される容器の融点、この容器
を収容する高圧容器の耐熱性によって制限される。例え
ば、Auの融点は1016℃、Agの融点は960℃で
ある。ただし、これらの金属とPtとの合金を用いれ
ば、融点が高くなる。一方、一般的に用いられているス
テライト製の高圧容器の耐熱性は約1000℃である
が、Moなどの高融点金属からなる高圧容器をを用いれ
ば、より高温まで加熱できる。
上、1気圧以上としたのは、これらの条件を下回ると、
所望の単結晶酸化物を合成するには不十分であり、アモ
ルファス酸化物が生成するためである。合成温度に関し
ては、550℃以上であることが好ましい。なお、合成
温度の上限は、原料が封入される容器の融点、この容器
を収容する高圧容器の耐熱性によって制限される。例え
ば、Auの融点は1016℃、Agの融点は960℃で
ある。ただし、これらの金属とPtとの合金を用いれ
ば、融点が高くなる。一方、一般的に用いられているス
テライト製の高圧容器の耐熱性は約1000℃である
が、Moなどの高融点金属からなる高圧容器をを用いれ
ば、より高温まで加熱できる。
【0012】以上のように本発明の方法を用いれば、所
望のペロブスカイト構造を有するPb(Mg1/3 Nb
2/3 )O3 、Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 、Pb(Z
r1-yTiy )O3 などの酸化物単結晶を合成すること
ができ、これらの酸化物単結晶は誘電体、圧電体などと
して応用することができる。
望のペロブスカイト構造を有するPb(Mg1/3 Nb
2/3 )O3 、Pb(Zn1/3 Nb2/3 )O3 、Pb(Z
r1-yTiy )O3 などの酸化物単結晶を合成すること
ができ、これらの酸化物単結晶は誘電体、圧電体などと
して応用することができる。
【0013】また、本発明によれば、予め核となる酸化
物単結晶を用意し、この酸化物単結晶を上述したような
容器内に封入した状態で原料を高温高圧下で処理して、
酸化物単結晶を育成させることも可能である。
物単結晶を用意し、この酸化物単結晶を上述したような
容器内に封入した状態で原料を高温高圧下で処理して、
酸化物単結晶を育成させることも可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。以下の実
施例では、図1および図2に示す装置を用いて酸化物単
結晶を合成した。
施例では、図1および図2に示す装置を用いて酸化物単
結晶を合成した。
【0015】図1に示すように、カプセル1内に所定の
割合に秤量された酸化物原料2および水または鉱化剤水
溶液3を入れて封入する。鉱化剤水溶液としては、HC
l、KFなどのフッ化物水溶液、KOHなどの水酸化物
水溶液などが用いられる。
割合に秤量された酸化物原料2および水または鉱化剤水
溶液3を入れて封入する。鉱化剤水溶液としては、HC
l、KFなどのフッ化物水溶液、KOHなどの水酸化物
水溶液などが用いられる。
【0016】図2に示すように、原料が封入されたカプ
セル1を、テストチューブ型オートクレーブ4中に保持
し、400℃以上、1気圧以上の高温高圧下で処理す
る。カプセル1の上部および下部の温度は、熱電対5お
よび6により測定する。原料は水または鉱化剤水溶液へ
の溶解度の温度に対する傾きが正であるので、原料を高
温側に配置し、熱対流により目的物質を輸送して析出さ
せる。この際、上部と下部との温度差は5℃以上とする
ことが好ましい。 実施例1
セル1を、テストチューブ型オートクレーブ4中に保持
し、400℃以上、1気圧以上の高温高圧下で処理す
る。カプセル1の上部および下部の温度は、熱電対5お
よび6により測定する。原料は水または鉱化剤水溶液へ
の溶解度の温度に対する傾きが正であるので、原料を高
温側に配置し、熱対流により目的物質を輸送して析出さ
せる。この際、上部と下部との温度差は5℃以上とする
ことが好ましい。 実施例1
【0017】市販のPb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 の原
料粉末約50mgと純水70μlとを、外径3mm、内
径2.6mm、長さ50mmのAuカプセルに入れ、ア
ーク溶接により封入した。純水の量は所定温度でカプセ
ルの内圧と外圧との平衡が保てるように調節している。
Auカプセルをテストチューブ型オートクレーブに収容
して密封した後、Auカプセルの上部温度が700℃、
下部温度が760℃、圧力が98MPaになるように調
節し、3日間処理した。
料粉末約50mgと純水70μlとを、外径3mm、内
径2.6mm、長さ50mmのAuカプセルに入れ、ア
ーク溶接により封入した。純水の量は所定温度でカプセ
ルの内圧と外圧との平衡が保てるように調節している。
Auカプセルをテストチューブ型オートクレーブに収容
して密封した後、Auカプセルの上部温度が700℃、
下部温度が760℃、圧力が98MPaになるように調
節し、3日間処理した。
【0018】この水熱処理により、Auカプセルの上部
に約0.2mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 の結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
に約0.2mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 の結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
【0019】一方、Auカプセルの代わりにPtカプセ
ルを用いて同様な実験を行ったところ、単結晶を得るこ
とができず、ペロブスカイト相とともにパイロクロア相
が生成していた。また、原料成分とカプセルとの反応生
成物であるPbPtが生成していた。 実施例2
ルを用いて同様な実験を行ったところ、単結晶を得るこ
とができず、ペロブスカイト相とともにパイロクロア相
が生成していた。また、原料成分とカプセルとの反応生
成物であるPbPtが生成していた。 実施例2
【0020】出発原料として、Pb3 O4 、MgCl2
およびNbCl5 をPb(Mg1/3Nb2/3 )O3 の組
成が得られるように秤量し、この原料粉末約50mgと
5規定のKOH水溶液30μlとを、外径3mm、内径
2.6mm、長さ33mmのPtカプセルに入れて封入
した。鉱化剤水溶液であるKOH水溶液の量は所定温度
でカプセルの内圧と外圧との平衡が保てるように調節し
ている。Ptカプセルをテストチューブ型オートクレー
ブに収容して密封した後、Ptカプセルの上部温度が8
00℃、下部温度が820℃、圧力が98MPaになる
ように調節し、19時間処理した。
およびNbCl5 をPb(Mg1/3Nb2/3 )O3 の組
成が得られるように秤量し、この原料粉末約50mgと
5規定のKOH水溶液30μlとを、外径3mm、内径
2.6mm、長さ33mmのPtカプセルに入れて封入
した。鉱化剤水溶液であるKOH水溶液の量は所定温度
でカプセルの内圧と外圧との平衡が保てるように調節し
ている。Ptカプセルをテストチューブ型オートクレー
ブに収容して密封した後、Ptカプセルの上部温度が8
00℃、下部温度が820℃、圧力が98MPaになる
ように調節し、19時間処理した。
【0021】この水熱処理により、Ptカプセルの上部
に約0.2mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 の結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
に約0.2mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 の結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
【0022】一方、Pb3 O4 の代わりにPbOを用い
て同様な実験を行ったところ、Ptカプセルが劣化し破
裂していた。また、単結晶を得ることができず、パイロ
クロア相が生成していた。 実施例3
て同様な実験を行ったところ、Ptカプセルが劣化し破
裂していた。また、単結晶を得ることができず、パイロ
クロア相が生成していた。 実施例3
【0023】市販のPb(Mg1/3 Nb2/3 )O3 の原
料粉末約50mg、Pb3 O4 48mgおよび純水30
μlを、外径3mm、内径2.6mm、長さ33mmの
Ptカプセルに入れ、アーク溶接により封入した。純水
の量は所定温度でカプセルの内圧と外圧との平衡が保て
るように調節している。Ptカプセルをテストチューブ
型オートクレーブに収容して密封した後、Ptカプセル
の上部温度が800℃、下部温度が825℃、圧力が9
8MPaになるように調節し、24時間処理した。
料粉末約50mg、Pb3 O4 48mgおよび純水30
μlを、外径3mm、内径2.6mm、長さ33mmの
Ptカプセルに入れ、アーク溶接により封入した。純水
の量は所定温度でカプセルの内圧と外圧との平衡が保て
るように調節している。Ptカプセルをテストチューブ
型オートクレーブに収容して密封した後、Ptカプセル
の上部温度が800℃、下部温度が825℃、圧力が9
8MPaになるように調節し、24時間処理した。
【0024】この水熱処理により、Ptカプセルの上部
に約0.1mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
に約0.1mmの大きさのPb(Mg1/3 Nb2/3 )O
3 結晶が成長した。この結晶をX線により解析した結
果、単結晶であり、ペロブスカイト相のみであることが
わかった。
【0025】一方、Pb3 O4 を添加せずに同様な実験
を行ったところ、Ptカプセルが劣化し破裂していた。
また、単結晶を得ることができず、パイロクロア相が生
成していた。
を行ったところ、Ptカプセルが劣化し破裂していた。
また、単結晶を得ることができず、パイロクロア相が生
成していた。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の方法を用い
れば、所望の組成を有する鉛を主成分とする酸化物単結
晶を製造することができる。
れば、所望の組成を有する鉛を主成分とする酸化物単結
晶を製造することができる。
【図1】カプセル中に原料を封入した状態を示す断面
図。
図。
【図2】カプセルを高圧容器内に保持した状態を示す断
面図。
面図。
1…カプセル、2…原料、3…水または鉱化剤水溶液、
4…テストチューブ型オートクレーブ、5、6…熱電
対。
4…テストチューブ型オートクレーブ、5、6…熱電
対。
Claims (2)
- 【請求項1】 鉛を主成分とする酸化物の原料をAuお
よびAgからなる群より選択される少なくとも1種を主
成分とする容器に保持し、400℃以上、1気圧以上の
高温高圧状態で合成を行うことを特徴とする酸化物単結
晶の製造方法。 - 【請求項2】 鉛の原料としてPb3 O4 、Pb2 O3
およびPbO2 からなる群より選択される少なくとも1
種を含む鉛を主成分とする酸化物の原料を容器に保持
し、400℃以上、1気圧以上の高温高圧状態で合成を
行うことを特徴とする酸化物単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27422292A JPH06122594A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27422292A JPH06122594A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06122594A true JPH06122594A (ja) | 1994-05-06 |
Family
ID=17538729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27422292A Pending JPH06122594A (ja) | 1992-10-13 | 1992-10-13 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06122594A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09188597A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Toshiba Corp | 酸化物単結晶の製造方法 |
JP2013184884A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
-
1992
- 1992-10-13 JP JP27422292A patent/JPH06122594A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09188597A (ja) * | 1996-01-08 | 1997-07-22 | Toshiba Corp | 酸化物単結晶の製造方法 |
JP2013184884A (ja) * | 2012-03-12 | 2013-09-19 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 単結晶製造方法及び単結晶製造装置 |
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