るつぼの限界、2,200℃以上で高機能結晶を作製する技術を開発

─高密度・高速発光・高耐久性等を有する新物質の創製に期待─

2025年8月18日 10:00

研究者情報

〇金属材料研究所　准教授　横田有為
研究室ウェブサイト

発表のポイント

融点が3,400℃以上と高く熱処理炉などに使うタングステン（W）のるつぼを用いて結晶を成長させる新技術を開発し、従来は困難だった2,200℃以上の高温で様々な酸化物単結晶を作製することに成功しました。
新技術で融点が2,200℃以上の高密度酸化物（約7g/cm³）の単結晶作製に成功し、希土類の添加で発光も確認しました。これらは高エネルギー応答や高速発光のシンチレータ^（注１）として応用が期待されます。
他にも様々な酸化物の単結晶作製にも成功し、高温における多様な酸化物単結晶の新物質開発への展開が期待されます。

発表概要

半導体や電子機器、光学機器等に用いられる付加価値の高い単結晶の一部は、これまで使用可能温度が2,200℃以下のイリジウム（Ir）や白金（Pt）製のるつぼを用いた単結晶成長で材料開発や量産が行われてきました。そのため、それらの貴金属のるつぼでは、2,200℃を超える高温域の材料開発はほとんど進められてきませんでした。
東北大学金属材料研究所の横田有為准教授と吉川彰教授らからなる研究グループは、融点が3,400℃を超えるW製のるつぼに着目し、新たな結晶成長技術を開発しました。Wるつぼは酸化物融液と反応することや結晶内への混入の懸念がありました。今回、反応や混入のメカニズムを解明して反応や混入を抑制した技術を実現しました。この結晶成長技術は、従来では困難だった2,200℃を超える高融点の酸化物単結晶の新物質探索や量産製造に大きく貢献することが期待されます。これまでに既存シンチレータを超える高密度単結晶の開発に成功しており、多様な用途の新物質創製に寄与することが期待されます。
本研究成果は、2025年8月8日（現地時間）に科学誌Scientific Reportsに掲載されました。



図. 左から順に、今回開発したWるつぼと脱酸素断熱材を用いた新たな結晶育成技術の模式図、その技術で作製した新たな単結晶材料の例。

用語解説

注1.シンチレータ
放射線を光に変換することが可能な光学単結晶のことです。この変換によって放射線の量や種類を検出することができるようになります。

論文情報

タイトル：Growth of complex oxide single crystals with high melting point over 2200 °C using tungsten crucible
著者：Yuui Yokota*, Takahiro Suda, Takahiko Horiai, Akira Yoshikawa
*責任著者：東北大学金属材料研究所　准教授　横田有為
掲載誌：Scientific Reports
DOI：10.1038/s41598-025-12535-0

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学金属材料研究所
准教授　横田有為
TEL: 022-215-2214
Email: yui.yokota.a5*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学金属材料研究所
情報企画室広報班
TEL: 022-215-2144
Email: press.imr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）






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