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平成12年9月に発出した第1回微小重力科学国際公募における材料・物性分野における候補テーマの選定について、以下に示します。
 | テーマ名 |
 | 国際共同研究テーマ |
| 研究テーマ名： | Investigations
of thermophysical properties of liquid semiconductors in the melt and in the undercooling
state under microgravity conditions (SEMITHERM) | | 代表研究者： | Konrad
Samwer（ドイツ ゲッチンゲン大学） | | 共同研究者： |
日比谷 孟俊
塚田 隆夫
藤原 俊之 |  | 日本電気株式会社
東北大学
住友金属工業株式会社 |
| 選定理由 |
これまでの凝固現象に関する微小重力実験（「ふわっと92（1992年）」および「第2次国際微小重力実験室（1994年）」を含む）では、凝固時に始めに生じる結晶と融液との密度差による凝固メカニズムの解明、凝固時に融液中で密度差が生じる合金系での液体分離現象と合体機構の解明など巨視的に均質な合金の作製に関する物理現象を理解する際に、微小重力下での無対流状態の利用が極めて有効であることが示されてきました。その後、材料生成に関する物理現象の本質を探るため、より微視的な現象へと視点が移り、たとえば結晶欠陥の発生原因や均質な合金中の微細な凝固組織の成り立ちなどの研究が進められてきました。今回選定されたシリコンの結晶化のテーマは、次世代のナノスケールの材料科学の可能性を探るテーマとして、微小重力下の浮遊状態の球状シリコン液滴の結晶化過程を詳細に観察し、シリコン単結晶が生成するときの結晶への原子の取り込まれかたなどナノ領域の物理現象など結晶の高品質化にむけた重要な知見を得ることを目的としています。本研究の成果をもとに、地上における大型単結晶の育成条件の最適化や次世代電子素子への応用が図られている球状単結晶シリコンの高品質化への貢献が期待されます。
上記のような結晶化等のナノ領域の物理現象を理論的に解析する上で、拡散係数や粘性係数など基礎的な物性値の精密測定が不可欠です。ドイツが中心となって行った1985年および1993年のスペースシャトル実験では微小重力環境を利用した拡散係数の測定が行われ、従来と比較して極めて精度の高いデータを取得できることが明らかにされました。1997年に実施されたスペースシャトル実験「第1次微小重力実験室計画」では、日米欧の協力の下、拡散係数や粘性係数、熱膨張係数など材料科学にとって極めて重要な熱物性値の正確な取得が試みられました。日本は、このスペースシャトル実験において、新規の拡散実験技術（シアーセル）の開発に成功し、物性計測の中心的役割を担ってきました。今回選定された拡散係数測定のテーマは、これまでに蓄積された拡散実験技術を発展させ、日本の開発した帯域炉を用いてシリコンと同族元素であるゲルマニウムの自己拡散係数の測定実験を行います。さらに、上記の結晶化の観察と同様にナノ領域の物理現象を理解するため、コンピュータシミュレーションや中性子散乱による構造解析などと宇宙実験の結果を比較することにより、溶融した半導体中の原子の運動状態を探ります。
ドイツの研究者の提案したシリコン液滴の熱物性計測に、国際共同研究テーマとして日本の研究者が参画し、データの解析やサポートを行います。これらの物性値の正確な値の取得をもとに、材料科学におけるナノ領域の理論構築と応用をはかることができます。
| 選定されたテーマの紹介 |
本テーマは、前述の電磁浮遊加熱装置を用いて液体シリコンの粘性係数や表面張力などの物性の正確な測定を試みるもので、欧州の研究者が中心となって国際的な共同研究として進める研究です。日本からは、3名の研究者が参加し、実験データの解析や成果の産業への応用を目指します。
最終更新日：2002年1月23日
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