新物質の発見が直ちに実用材料に結びつくことは希ですが、新物質では既存の物質より優れた特性や未知の性質が見出される可能性があります。また、新物質合成の際に開発される合成方法は、既知の材料の新たな製造法としての応用も可能です。私たちは、コーネル大学との共同研究でナトリウム融液を利用する新しい窒化物合成法を開発し、この方法で窒化ガリウム単結晶を育成できることを発見しました。

　窒化ガリウムをベースとした薄膜半導体デバイスは、信号機にも利用されている青色発光ダイオードやDVDプレーヤー用の半導体レーザーのほかに、携帯電話に欠かせない高周波デバイス、電気自動車用の高温動作が可能な半導体といった様々な応用が期待されています。これらの薄膜半導体デバイスは、単結晶の基板の上に作製されます。窒化ガリウムを用いたデバイス作製で最も理想的な基板は、窒化ガリウム自身の単結晶と考えられています。しかし、現在のところ基板に適した高品質で十分なサイズの単結晶は得られていません。

　窒素ガスと金属ガリウムを原料とする従来の窒化ガリウム単結晶育成法は、１万気圧以上の超高圧力と1500℃前後の高温を必要とします。これに対し、私たちが開発したナトリウム融液を用いる結晶育成法では、50気圧程度の窒素ガス圧力と700℃付近の温度で単結晶を合成することができます。これまでの研究で、大きさ数mmほどの単結晶が得られています。これらは従来法で作製された結晶と比べて高品質であることが、アリゾナ大学のグループとの共同研究で明らかになりました。今後の課題は、より大型で高品質の単結晶を育成するための技術開発です。現在、東北大学多元物質科学研究所を中心とする窒化ガリウム単結晶基板材料開発を目的とした研究プロジェクトに参加し、民間企業とも共同で研究を進めております。