[发明专利]高电子密度的导电性钙铝石化合物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高电子密度的导电性钙铝石化合物的制造方法。

背景技术

钙铝石化合物具有12CaO·7Al₂O₃所表示的代表组成，其所具有的特征性晶体结构具有三维连结的直径约0.4nm的空隙(笼(cage))。构成该笼的骨架带正电荷，每个晶胞形成12个笼。为了满足晶体的电中性条件，该笼的1/6内部被氧离子所占据。然而，该笼内的氧离子具有与构成骨架的其他氧离子不同的化学特性，所以，特别地，笼内的氧离子称为游离氧离子。钙铝石化合物也记作[Ca₂₄Al₂₈O₆₄]⁴⁺·2O^2-(非专利文献1)。

在钙铝石化合物的笼中的游离氧离子的一部分或全部与电子进行置换的情况下，可对钙铝石化合物赋予导电性。这是由于钙铝石化合物的笼内所包接的电子在笼几乎不被拘束，可在晶体中自由活动(专利文献1)。将这样的具有导电性的钙铝石化合物特别地称为“导电性钙铝石化合物”。

这样的导电性钙铝石化合物可通过例如钙铝石化合物的粉末放入带盖碳容器中，在氮气气氛下以1300℃进行热处理方法(专利文献2)进行制造。以下，将该方法称为现有方法1。

此外，导电性钙铝石化合物可通过将由钙铝石化合物构成的被处理体和铝金属一起放入带盖氧化铝容器中，在真空中以1300℃进行热处理方法(专利文献2)进行制造。以下，将该方法称为现有方法2。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2005/000741号

专利文献2：国际公开第2006/129674号

非专利文献

非专利文献1：F.M.Lea，C.H.Desch,水泥与混凝土化学(The Chemistry of Cement and Concrete),第二版，52页，Edward Arnold&Co.，London，1956.

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，上述现有方法1中，存在难以得到电子密度足够高的导电性钙铝石化合物的问题。上述现有方法1中，得到的导电性钙铝石化合物的电子密度低于3×10²⁰cm^-3。

本发明人发现，作为导电性钙铝石化合物的用途，例如在设想为利用气相蒸镀法的成膜用的靶材的情况下，作为靶材的导电性钙铝石化合物的电子密度与成膜的薄膜的电子密度相关。为了提高薄膜的电子密度，需要将作为靶材的导电性钙铝石化合物进一步高电子密度化。

另一方面，上述现有方法2中，可得到超过1×10²¹cm^-3的高电子密度的导电性钙铝石化合物。但是，该方法中需要使被处理体与金属铝接触并进行加热，在该情况下，本发明人发现存在以下的问题。

由于金属铝的熔点为660℃，在将被处理体和金属铝在该温度以上的温度下进行加热的情况下，在被处理体的表面生成液体铝。如果在该状态下将被处理体的温度降至室温，则生成的导电性钙铝石化合物的表面上液体凝固，变为粘着产生的金属铝粘着物的状态。这样的粘着物与导电性钙铝石化合物牢固密合，难以剥离或去除粘着物。在采集导电性钙铝石化合物时，用锤子破坏热处理所使用的容器等，进一步必须将粘着在导电性钙铝石化合物的周围的铝用电动锯齿、陶瓷制刻磨机、以及砂纸仔细去除。尤其，在预计作为导电性钙铝石化合物的用途是例如利用气相蒸镀法的成膜用的靶材的这样的较大产品的情况下，从热处理所使用的容器等容易地采集导电性钙铝石化合物是极其不现实的。因此，如果产生这样的现象，则需要在回收导电性钙铝石化合物时追加处理工序，产生生产性下降的问题。

鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种高效制造具有高电子密度的导电性钙铝石化合物的方法。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明提供一种导电性钙铝石化合物的制造方法，包括

(a)准备被处理体的工序，上述被处理体含有钙铝石化合物或钙铝石化合物前体，和

(b)在含有铝化合物以及一氧化碳(CO)气体的还原性气氛中、在1080℃～1450℃的范围内对上述被处理体进行热处理的工序，上述铝化合物为在上述被处理体的热处理中放出氧化铝气体的化合物。

此处，本发明的制造方法中，上述铝化合物可以是碳化铝(Al₄C₃)。

此外，本发明的制造方法中，上述被处理体可选自