サンプル合成法（説明とビデオ） LaFeAs(O 1-x F x ) の場合

サンプル合成法（説明とビデオ）

LaFeAs(O1-xFx) の場合

JST ERATO SORST

透明電子活性プロジェクト＆東京工業大学 フロンティア研究センター

細野研究室

はじめに• 以下の PPT は、 6 月 8 日の JST 　鉄オ

キシニクタイド系超電導物質に関する国内シンポジウムで発表した試料合成に関するものです。

• あくまで当研究 G が行っている方法に過ぎないということをお忘れなく。

サンプル合成の流れ1. 中間体合成　（ La:Fe:As=1:3:3)

a. LaAs-Fe2As-FeAs ( 混合物 , 要封管 , 要熱処理 )

b. La2O3 ( 要熱処理 )

c. LaF3, La, Fe, As ( 購入 )

2. 混合磨砕 , 加圧成型 ( 超鋼ダイス , 常温 , 10 MPa)

3. 本反応LaAs-Fe2As-FeAs + (1-x)La2O3+x(LaF3 + La)

3LaFeAs(O1-xFx)

概要• サンプル合成

– 中間原料– 乾式混合乾式混合 , , 加圧成型加圧成型– 本反応本反応

• シリカガラス管シリカガラス管 22 重封管重封管 • 諸注意諸注意

– 試薬の取り扱い試薬の取り扱い– 石英ガラス管の性質石英ガラス管の性質

出発原料a. LaAs-Fe2As-FeAs

La, Fe, As より作製シリカガラスに真空封管熱処理 850 10 h℃

b. La2O3

脱水処理 600 10 h ℃

c. LaF3, La

中間原料

LaAs-Fe2As-FeAs

雰囲気 ( グローブボックス） Ar (O2 < 1 ppm, 露点 < -70 )℃

La + 3Fe + 3As La (~3N, 棒状金属を削る ) Fe (> 3N) As (> 5N, 金属）

熱処理 シリカガラス管中 ( 真空封入

1 重 ) 850 , 10 h. ℃ 破裂注意

出発原料

La + 3Fe + 3As LaAs-Fe2As-FeAs

400 C

850 CSwitch off

Time (h)

5h 40h 15h 10h

Tem

pera

ture

(C

)熱処理

（ As ：５００℃ > 　蒸気圧　急増）

　　　 2La(OH)3 La2O3+3H2O

600 CQuench

Time (h)

5h 10h

Tem

pera

ture

(C

)

Dry air

無水 La2O3の準備

吸湿性

概要• サンプル合成

– 出発材料出発材料– 乾式混合 , 加圧成型– 本反応本反応

• 石英ガラス管石英ガラス管 22 重封管重封管 • 諸注意諸注意

– 試薬の取り扱い試薬の取り扱い– 石英ガラス管の性質石英ガラス管の性質

作業例

乾式混合 / 加圧成型

概要• サンプル合成

– 出発材料出発材料– 乾式混合乾式混合 , , 加圧成型加圧成型– 本反応

• シリカガラス管 2 重封管 • 諸注意諸注意

– 試薬の取り扱い試薬の取り扱い– 石英ガラス管の性質石英ガラス管の性質

シリカガラス２重封管

圧粉体

P < ~ 1/6 atm

~ 1/6 atm

　　　　　　　　　　　　　　本反応

　　　　　　　　　　　　本反応LaAs-Fe2As-FeAs + (1-x)La2O3+x(LaF3 + La) 3LaFeAs(O1-xFx)

1100 C

1250 CSwitch off

Time (h)

10 h 10h 40h

Tem

pera

ture

(C

)

　　　　　　　　　　　 XRD　 pattern　　　　　　　　　 undoped LaOFeAs

10 20 30 40 50 60 70Diff

ract

ion

inte

nsity

(ar

b. u

nits

)

2 (deg.)

FeAs

概要• サンプル合成サンプル合成

– 出発材料出発材料– 乾式混合乾式混合 , , 加圧成型加圧成型– 本反応本反応

• 石英ガラス管石英ガラス管 22 重封管 重封管 • 諸注意

– 試薬の取り扱い– 石英ガラス管の性質石英ガラス管の性質

試薬取り扱い• 道具

– 薬さじ ( プラスチック製 , ステンレス製 )– メノウ乳鉢– 超鋼ダイス ( タングステンカーバイト製 )– 金属やすり (La 削り用 )– シリカガラス管 ( 石英を電気溶融した OH 濃度の低いもの )

• 廃棄物分別– As 付着　→ 専門業者– 金属 La 　→ 大気中で十分酸化後、産業廃棄物– Fe, LaF3 → 産業廃棄物

シリカガラスの性質

電気溶融 酸水素溶融 合成

ひずみ点 1125 ℃ 1070 ℃ 1000℃

最高使用温度 1300℃ 1250℃ 1200℃

(> 1200 ℃)結晶化 しにくい しやすい -

石英ガラスの種類特性

シリカガラス管の性質 ; 悪い例

条件

真空封管 , 酸水素溶融シリカガラス , LaFePO

合成実験の空間

LaOFeP (2006)

LaONiP (2007)

LaOFeAs (2008)