ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No1

概要

日本結晶学会誌Vol56No1

福田功一郎図1La 2O 3?SiO 2二成分系状態図.（Binary phase diagramin the system La 2O 3?SiO 2.）Toropovら（1962）9)の状態図を一部変更.異なっており,それらは式（1）を分解した次の式（2）と（3）で表される.図21600℃で25時間加熱したLa 2SiO 5/La 2Si 2O 7拡散対の偏光顕微鏡写真.（Polarized light micrograph ofLa 2SiO 5/La 2Si 2O 7 couple annealed at 1600℃for25 h.）矢印はポーラライザー（P）とアナライザー（A）の振動方向を示す.アパタイト型ケイ酸ランタン（LSO）は光学的一軸性で光軸とc軸が一致する.LSO柱状結晶粒子はほぼ対角位にある.La 2SiO 5側：（14＋3x）La 2SiO 5＋（4－3x－3y）SiO 2→3La 9.33+2xSi 6?yO 26+3x?2y（LSO（I））（2）La 2Si 2O 7側：（14＋3x）La 2Si 2O 7－（10＋6x＋3y）SiO 2→3La 9.33+2xSi 6?yO 26+3x?2y（LSO（II））（3）接合界面のLa 2SiO 5側とLa 2Si 2O 7側に生成したLSOを,それぞれLSO（I）とLSO（II）で表す. La 2SiO 5側ではLa 2Si 2O 7のSiO 2成分が一方的に流入してLSO（I）が生成し, La 2Si 2O 7側のLSO（II）結晶内部には流出したSiO 2成分量に相当する空孔が生じる. 8)接合界面を挟んだ物質移動の不均衡は,金属学でカーケンダル効果10)として知られている.2.2配向組織と化学組成1600℃で25時間加熱した拡散対試料を,拡散方向に平行に切断して薄片を作製し,偏光顕微鏡で微細組織を観察した（図2）. LSO（I）とLSO（II）の領域は直消光を示す柱状結晶粒子が配向しており,全体がほぼ同時に消光する.LSOは光学的一軸性で,光軸とc軸が一致するので, LSOの柱状晶はc軸に平行に配向している.同一条件で加熱した拡散対試料を,拡散方向（柱状結晶の伸長方向）に垂直に切断して鏡面研磨し,露出したLSO（I）多結晶体表面からのX線回折パターンを収集した（図3）.ランダム配向LSO多結晶体の回折パターンと比べ,前者は00l反射（l＝2と4, 6）が顕著であり, LSO（I）多結晶体のc軸は拡散方向に沿って高配向していることが確認できた.ロットゲーリング法11)で算出した配向度は0.90に達する.一方, a軸方向の配向は確認できなかった. 12)電子線マイクロアナライザ（EPMA）でLa/Siモル比の値を, LSO（I）/La 2SiO 5境界からLSO（II）/La 2Si 2O 7境界まで拡散方向に沿って求めたところ, 1.600（3）から1.558（6）図3c軸配向したアパタイト型ケイ酸ランタン（LSO）多結晶体のX線回折パターン.（X-ray diffractionpattern of highly c-axis-oriented apatite-type lanthanumsilicate polycrystals.）ランダム配向LSO多結晶体の回折パターン（差込図）と比べ, 00l反射（l＝2と4, 6）が著しく強い.まで単調に減少した. 5) La 9.33Si 6O 26（x＝y＝0）のLa/Si値は1.556なので, La 2Si 2O 7に接する（1600℃でLa 2Si 2O 7と平衡に共存する）LSOには過剰なLa 2O 3成分やSi席の欠損はないと予想される.一方,生成したLSO多結晶体のLa/Si値を平均すると1.579（＝（1.600＋1.558）/2）になり,y＝0を仮定すれば組成式La 9.47Si 6O 26.21（x＝0.07）が得られる.このLSOには格子間に過剰な酸化物イオンの存在が示唆される.2.3異相境界における熱膨張差「c軸配向LSO（I）多結晶体とランダム配向La 2SiO 5多結晶体の境界」,および「c軸配向LSO（II）多結晶体とランダム配向La 2Si 2O 7多結晶体の境界」付近には,光学顕微鏡で亀裂は観察されない（図2）.そのため,これらの異相境界では熱膨張係数の差が小さく,冷却過程で発生する熱応44日本結晶学会誌第56巻第1号（2014）