(57)【要約】【課題】ウィスカーとして得られる新たな金属窒化物を提供する。【解決手段】ある態様の窒化物ウィスカーは、タンタルと窒素を含有する金属化合物を主相とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタルと窒素を含有する金属化合物を主相とする窒化物ウィスカー。
【請求項２】
前記金属化合物は、更に酸素を含む酸窒化タンタルであることを特徴とする請求項１に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項３】
前記酸窒化タンタルの組成は、ＴａＮＯｘ（０．１≦ｘ≦０．２）であることを特徴とする請求項２に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項４】
前記金属化合物は、六方晶の結晶構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項５】
前記金属化合物は、六角格子相（格子定数ａ＝ａ１、ｃ＝ｃ１）と三角格子相（格子定数ａ＝２×ａ１、ｃ＝ｃ１）との混相であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項６】
前記金属化合物は、成長方位が［００１］方向であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項７】
アスペクト比が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項８】
直径が２０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の窒化物ウィスカー。
【請求項９】
タンタルと窒素を含有する化合物と、液相のハロゲン化アンモニウムと、を出発原料として利用することを特徴とする窒化物ウィスカーの製造方法。
【請求項１０】
０．５ＧＰａ〜６．５ＧＰａの圧力下で前記出発原料の反応を行うことを特徴とする請求項９に記載の窒化物ウィスカーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物ウィスカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属窒化物は、構造材料、切削材料、触媒材料、電子材料等の様々な用途に利用されうるものとして注目を浴びている材料である。例えば、構造用セラミックス材料として優れた機械的特性を有する窒化珪素系複合セラミックスが考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の窒化珪素系複合セラミックスは、窒化珪素粒子内やその粒界に、金属窒化物のウィスカーと炭化珪素のウィスカーとが分散した構造を有する。ウィスカーは単結晶であり、多結晶体から成る一般的な材料とは異なり結晶粒界などの構造的な欠陥が少なく、また不純物をほとんど含んでいないため強度が大きい。そのため、ウィスカーは、樹脂、金属、セラミックスなどの母材の強度を大きくする材料として利用されるが、添加剤として利用するためには、ウィスカーを単独で得られることが望まれる。
【０００５】
本開示はこうした状況に鑑みてなされており、その目的とするところの一つは、ウィスカーとして得られる新たな金属窒化物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の窒化物ウィスカーは、タンタルと窒素を含有する金属化合物を主相とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ウィスカーとして得られる新たな金属窒化物を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る試料の合成前の出発試料のＸＲＤパターンを示すプロファイル、図１（ｂ）は、実施例１に係る試料の高圧高温合成後のＸＲＤパターンを示すプロファイル、図１（ｃ）は、実施例１に係る試料の温水洗浄後のＸＲＤパターンを示すプロファイルである。
【図２】図２（ａ）は、洗浄前試料のＳＥＭ像を示す図、図２（ｂ）は、洗浄後試料のＳＥＭ像を示す図である。
【図３】実施例１に係るウィスカーを拡大したＳＥＭ像を示す図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、ＳＴＥＭ−ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）によって組成を検出する範囲を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図、図５（ｃ）は、図４（ｃ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図である。
【図６】実施例２に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。
【図７】実施例３に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。
【図８】実施例４に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。
【図９】図９（ａ）は、実施例２に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図、図９（ｂ）は、実施例３に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図、図９（ｃ）は、実施例４に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施例１に係るウィスカーのＴＥＭ像（［０１０］入射）、図１０（ｂ）は、実施例１に係るウィスカーのＴＥＭ像（［１２０］入射）を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）は、［０１０］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｂ）は、［０２−１］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｃ）は、［０２１］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｄ）は、［１２０］入射の電子線回折パターンを示す図である。
【図１２】実施例１に係るウィスカーの組成分析位置を示す図である。
【図１３】実施例１に係るウィスカーのＡＤＦ−ＳＴＥＭ像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明者らは、遷移金属化合物を超高圧環境下で合成することで、気相成長や焼結といった従来の方法では得られない組成や形態の化合物を実現できることに想到した。例えば、ウィスカーとしては従来知られていない遷移金属化合物を合成することが可能となった。
【００１０】
具体的には、本開示のある態様の遷移金属化合物は、窒化物ウィスカーである。この窒化物ウィスカーは、タンタルと窒素を含有する金属化合物を主相とする。ここで、ウィスカーとは、ひげ状あるいは針状といったアスペクト比が高い形態を有する単結晶である。また、主相とは、例えば、窒化物ウィスカーが複数の相で構成されている場合に、主にウィスカーの形態を特徴付ける相である。例えば、ウィスカーの中心部を構成する相やウィスカーに占める体積が最も多い相である。また、タンタルと窒素を含有する金属化合物は、窒素の一部が他の元素に置換されているものや、タンタルや窒素以外の元素が原子間に侵入しているものであってもよい。
【００１１】
上述の金属化合物は、更に酸素を含む酸窒化タンタルであってもよい。このようなタンタル−窒素−酸素の３元系のウィスカーは、従来知られている方法では得られてない。
【００１２】
酸窒化タンタルの組成は、ＴａＮＯｘ（０．１≦ｘ≦０．２）であってもよい。
【００１３】
金属化合物は、六方晶の結晶構造を有してもよい。あるいは、金属化合物は、六角格子相（格子定数ａ＝ａ１、ｃ＝ｃ１）と三角格子相（格子定数ａ＝２×ａ１、ｃ＝ｃ１）との混相であってもよい。三角格子相は、六角格子相に対して格子定数ａがほぼ２倍であり、三角格子相と六角格子相は互いに整合している。ここで、ａ１は、六方格子の格子定数の一つである軸ａの長さであり、ｃ１は、六方格子の格子定数の一つである軸ｃ（ｃ≠ａ）の長さである。
【００１４】
金属化合物は、成長方位が［００１］方向であってもよい。ウィスカーはアスペクト比が１０以上であってもよい。ウィスカーは直径が２０ｎｍ〜２００ｎｍであってもよい。このような形態のウィスカーを添加剤としても用いることで、母材の強度を向上できる。
【００１５】
本開示の別の態様は、窒化物ウィスカーの製造方法である。この方法は、タンタルと窒素を含有する化合物と、液相のハロゲン化アンモニウムと、を出発原料として利用する。
【００１６】
上述の製造方法は、ハロゲン化アンモニウムが液相となる高圧高温下で合成が行われるため、従来知られている方法では単独で得られていないタンタル窒化物ウィスカーを製造できる。合成は、例えば、０．５ＧＰａ〜６．５ＧＰａの圧力下で出発原料を反応させることで行われる。
【００１７】
以下、図面等を参照しながら、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
（高圧高温合成）
本実施の形態に係るウィスカーの製造は、数ＧＰａの超高圧を発生させる装置を用いて行った。装置は、既知のピストンシリンダー型高圧発生装置やマルチアンビルプレス装置を用いることができる。例えば、株式会社トライエンジニアリング製高圧発生装置（２５０ｔプレス）や有限会社オーサワシステム製高圧発生装置（３５０ｔプレス）を用いることができる。各装置の試料セルには、試料が充填される試料カプセル、所望の温度制御をするためのヒータや熱電対が備えられている。また、本実施の形態においては、試料の準備をＡｒ雰囲気（純度９９．９９９％）のグローブボックス内部で行った。グローブボックス内で試料の秤量を行い、乳鉢と乳棒を用いて試料を十分混合させたのち、試料カプセルに試料を充填した。試料充填後、試料セルを組み立てた。ここまでの作業をグローボックス内部で行った後、試料セルを大気中に取り出し、装置に装着後速やかに加圧加熱を行った。これにより、所望の金属化合物を高圧高温下で合成することができる。
【００１９】
（Ｘ線回折測定）
出発試料および回収試料のＸ線解析測定は、Ｘ線回折装置（Raxis-VII、ＲＩＧＡＫＵ社製）を用いた。Ｘ線源にはＣｕ−Ｋα線（α＝０．１５４１８ｎｍ）を用い、管電圧、管電流はそれぞれ４５ｋＶ、４５ｍＡである。揺動角は１°である。検出器にはイメージングプレート（ＩＰ）を用いた。カプトンフィルム（東レ・デュポン社製）に塗った真空グリスの上に試料を載せ、Ｘ線を試料に照射し、ＩＰで２次元の回折パターンを検出した。得られた２次元パターンを１次元パターンに変換し、Ｘ線解析ソフトを用いて解析を行った。
【００２０】
（走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型Ｘ線分析装置）
回収試料の観察および組成分析には、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscopy）（S-4800、株式会社日立製作所製）と、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（EDX:Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）（X-Max80 011、株式会社堀場製作所製)を用いた。
【００２１】
（透過型電子顕微鏡）
回収試料の形態観察および構造解析には、透過型電子顕微鏡（TEM：Transmission Electron Microscope）（JEM-2100F-HK，日本電子株式会社製）を用いた。
【００２２】
（走査透過型電子顕微鏡およびエネルギー分散Ｘ線分析装置）
回収試料の形態観察、構造解析および組成分析には、収差補正（Cs-corrected）走査透過型電子顕微鏡（STEM: Scanning Transmission Electron Microscopy）（JEM-ARM200F ACCELARM （cold FEG）、シリコンドリフト検出器（SDD）（検出面積１００ｍｍ２）付き、日本電子株式会社製）を用いた。
【００２３】
（実施例１：ＴａＮ−ＮＨ４Ｃｌの高圧高温合成）
実施例１では、最初に出発試料（原料）として窒化タンタル（ＴａＮ）粉末（９９．５％、和光純薬工業株式会社製）と塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）粉末（９９．９９％、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を高圧高温合成した。ＴａＮとＮＨ４Ｃｌの混合比は、１：１（モル比）である。常圧まで圧力を低下させてから試料を回収し、試料を８０℃の温水で洗浄することで残存したＮＨ４Ｃｌを除去した。
【００２４】
高圧高温合成の条件は、圧力３ＧＰａ、温度１１００℃、保持時間６０分、徐冷時間１５分である。図１（ａ）は、実施例１に係る試料の合成前の出発試料のＸＲＤパターンを示すプロファイル、図１（ｂ）は、実施例１に係る試料の高圧高温合成後のＸＲＤパターンを示すプロファイル、図１（ｃ）は、実施例１に係る試料の温水洗浄後のＸＲＤパターンを示すプロファイルである。
【００２５】
図１（ｂ）に示す高圧高温合成後の試料のＸＲＤパターンより、出発試料であるＴａＮは完全に反応し、酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）が主相として合成されていることがわかる。しかしながら、洗浄後の試料は、図１（ｃ）に示すように、主なピークがＴａ５Ｎ６に起因するものであり、数本の未知物質のピーク（↓）も存在するものの、ＴａＯＮのピークは現れていない。洗浄後試料にＴａＯＮが含まれていない理由として、ＴａＯＮが回収試料中の狭い領域に偏在していたためと考えられる。
【００２６】
この点については、後述するＳＥＭやＥＤＸ、ＳＴＥＭによる分析によって明らかになるが、実施例１において製造される金属化合物は、タンタルと窒素を含有するものであり、更に酸素（Ｏ）を含む酸窒化タンタルである。
【００２７】
次に、合成後の試料をＳＥＭ−ＥＤＸで観察した。図２（ａ）は、洗浄前試料のＳＥＭ像を示す図、図２（ｂ）は、洗浄後試料のＳＥＭ像を示す図である。いずれのＳＥＭ像においても、試料内部には針状のウィスカーが観察された。ウィスカーは試料全体に分布しており、図２（ａ）や図２（ｂ）に示すように、洗浄前後で形態に大きな変化は見られなかった。
【００２８】
図３は、実施例１に係るウィスカーを拡大したＳＥＭ像を示す図である。また、図３に示す、領域１〜領域４の４か所の組成分析をＥＤＸで行った。ＥＤＸによる組成分析結果は、４か所の平均でタンタル（Ｔａ）−窒素（Ｎ）−酸素（Ｏ）の存在が確認された。
【００２９】
このように、実施例１に係るウィスカーは、Ｔａ−Ｎ−Ｏの３元系ウィスカーであると考えられる。このような酸窒化タンタルからなるウィスカーは、過去に単独での成長報告はなく、実施例１に係る出発試料を用いた高圧高温合成によって初めて得られる３元系Ｔａ−Ｎ−Ｏナノウィスカーである。なお、酸窒化タンタルの酸素は、出発試料のハロゲン化アンモニウムに吸湿された水分が原料となりうるが、前述の出発原料以外に酸素の供給源となる化合物を添加してもよい。
【００３０】
なお、図３に示す領域１〜領域４に対するＥＤＸによる組成分析では、ウィスカーが酸素を含有することは特定できるものの、分析範囲が広いため組成比の特定は難しい。そのため、より詳細な組成比の特定は、検出範囲を絞って行う必要ある。
【００３１】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、ＳＴＥＭ−ＳＤＤ（Silicon Drift Detector）によって組成を検出する範囲を説明するための図である。図４（ａ）に示すＡ−Ａ線は、ウィスカーの側面間が検出範囲であることを示しており、図４（ｂ）に示すＢ−Ｂ線は、ウィスカーの側面から中心の間が検出範囲であることを示しており、図４（ｃ）に示すＣ−Ｃ線は、ウィスカーの全体が検出範囲であることを示している。
【００３２】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図、図５（ｃ）は、図４（ｃ）に示す検出範囲におけるＮ、Ｏ、Ｔａの定量組成プロファイルを示す図である。
【００３３】
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、Ｏはウィスカーの内部にほぼ均一な組成比で存在していることがわかる。また、図５（ａ）に示す定量組成プロファイルにおいて、Ｏの原子比は、Ｔａの原子比の１／８程度である。また、図５（ｂ）に示す定量組成プロファイルにおいて、Ｏの原子比は、Ｔａの原子比の１／９程度である。また、図５（ｃ）に示す定量組成プロファイルにおいて、Ｏの原子比は、Ｔａの原子比の１／５程度である。なお、いずれのプロファイルも、ウィスカーの検出範囲のうち内部よりも端部（ウィスカー表面が多く含まれている領域）においてＯの原子比が大きい。具体的には、ウィスカー表面（左下）から４ｎｍ〜８ｎｍの領域の測定結果から酸窒化タンタルの組成は、ＴａＮＯｘ（０．１≦ｘ≦０．２）である。
【００３４】
（実施例２〜４：ＴａＮ−ＮＨ４Ｘ（Ｘ＝Ｆ，Ｂｒ，Ｉの高圧高温合成））
次に、ＴａＮ粉末（９９．５％）に塩化アンモニウム以外の他のハロゲン化アンモニウムを加えて合成した場合について説明する。実施例２ではハロゲン化アンモニウムとしてＮＨ４Ｆ（９９％、和光純薬工業株式会社製）を用い、実施例３ではハロゲン化アンモニウムとしてＮＨ４Ｂｒ（９９．０＋％、和光純薬工業株式会社製）を用い、実施例４ではハロゲン化アンモニウムとしてＮＨ４Ｉ（９９．５％、和光純薬工業株式会社製）を用いた。ＴａＮと各ハロゲン化アンモニウムの混合比は、１：１（モル比）である。
【００３５】
ＴａＮと各ハロゲン化アンモニウムとを用い、実施例１と同様の方法で高圧高温合成した後、常圧まで圧力を低下させて試料を回収した。回収した試料は８０℃の温水で洗浄することで残存したハロゲン化アンモニウムを除去した。
【００３６】
実施例２〜４における高圧高温合成の条件は、圧力３ＧＰａ、温度１１００℃、保持時間６０分、徐冷時間１５分である。図６は、実施例２に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。図７は、実施例３に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。図８は、実施例４に係る試料のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示す図である。また、図６乃至図８の（ａ）に示すプロファイルは合成前の出発試料のＸＲＤパターン、図６乃至図８の（ｂ）に示すプロファイルは高圧高温合成後の試料のＸＲＤパターン、図６乃至図８の（ｃ）に示すプロファイルは温水洗浄後の試料のＸＲＤパターンを示している。
【００３７】
図６乃至図８の（ｂ）や（ｃ）に示す高圧高温合成後の試料や温水洗浄後の試料のＸＲＤパターンより、出発試料であるＴａＮは完全に反応し、酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）が主相として合成されていることがわかる。
【００３８】
次に、合成後の試料をＳＥＭ−ＥＤＸで観察した。図９（ａ）は、実施例２に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図、図９（ｂ）は、実施例３に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図、図９（ｃ）は、実施例４に係る試料を洗浄した後のＳＥＭ像を示す図である。いずれのＳＥＭ像においても、試料内部には針状のウィスカーが観察された。したがって、塩化アンモニウム以外のハロゲン化アンモニウムを出発試料としても、タンタルと窒素を含有する金属化合物を主相とする窒化物ウィスカーが製造できることが明らかとなった。
【００３９】
なお、実施例１乃至４の高圧高温合成の条件である圧力３ＧＰａ、温度１１００℃においては、各ハロゲン化アンモニウムは４種類とも液相となっている。例えば、各ハロゲン化アンモニウムのＰ−Ｔ相図（C.W.F.T. Pistorius, Prog. Solid State Chem., 11, 1-151 (1976)、C.W.F.T. Pistorius, J. Chem. Phys., 50, 1436-1442 (1969)参照）においては、各々の融点は、ＮＨ４Ｆが約４５０℃、ＮＨ４Ｃｌが約９１５℃、ＮＨ４Ｂｒが約９７０℃、ＮＨ４Ｉが約８８０℃である。つまり、実施例１乃至４に係る製造方法は、ハロゲン化アンモニウムが液相となる高圧高温下で合成が行われるため、従来知られている方法では単独で得られていないタンタル窒化物ウィスカーを製造できる。合成は、例えば、０．５ＧＰａ〜６．５ＧＰａの圧力下で出発試料を反応させることで行われる。
【００４０】
上述の通り、ＴａＮ−ＮＨ４Ｘ（Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｆ、Ｉ）系のすべての合成において、回収試料内部に多量のウィスカーが観察された。そこで、実施例１に係るＴａＮ−ＮＨ４Ｃｌ系試料のウィスカーに関して、ＴＥＭを用いて分析を行った。
【００４１】
図１０（ａ）は、実施例１に係るウィスカーのＴＥＭ像（［０１０］入射）、図１０（ｂ）は、実施例１に係るウィスカーのＴＥＭ像（［１２０］入射）を示す図である。図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、このウィスカーの直径はおよそ１００ｎｍである。また、その他多くのウィスカーの直径が２０ｎｍ〜２００ｎｍである。また、各実施例に係るウィスカーは、アスペクト比が１０以上、または５０以上、または１００以上のものもある。また、各実施例に係るウィスカーの長さが最大１００μｍ程度である。このような形態のウィスカーを添加剤としても用いることで、母材の強度を向上できる。
【００４２】
図１１（ａ）は、［０１０］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｂ）は、［０２−１］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｃ）は、［０２１］入射の電子線回折パターンを示す図、図１１（ｄ）は、［１２０］入射の電子線回折パターンを示す図である。
【００４３】
各領域の電子線回折パターンの傾斜角度、入射方位から計算した結果、本実施例に係るウィスカーのブラベー格子は六方格子である。より詳述すると、ウィスカーは、六方晶の結晶構造を有している。また、ウィスカーは、六角格子相（格子定数ａ＝０．３１０ｎｍ、ｃ＝０．２９２ｎｍ）と三角格子相（格子定数ａ＝０．６１９ｎｍ、ｃ＝０．２９２ｎｍ）との混相である。三角格子相は、六角格子相に対して格子定数ａがほぼ２倍であり、三角格子相と六角格子相は互いに整合している。
【００４４】
また、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）の各図に示す電子線回折パターンに現れたスポットの指数から、反射条件が（００ｌ）と（ｈｈｌ）に関して、ｌ＝２ｎ（ｎ：整数）が成立する。これより、ウィスカーの結晶の空間群はＰ６３ｍｃ、Ｐ−６２ｃ、Ｐ６３／ｍｍｃ、Ｐ６ｃｃ、Ｐ６／ｍｃｃの５つに絞り込むことが可能である。これら空間群から推測される窒化タンタルの結晶構造は、いずれも既知ではなく、実施例１に係るウィスカーが新規構造の窒化物ウィスカーであることを示唆している。
【００４５】
図１２は、実施例１に係るウィスカーの組成分析位置を示す図である。図１２の直線部分に沿って行ったＥＤＸの組成分析結果は、Ｔａ：Ｎ：Ｏ＝５５．４：４０．５：４．１（ａｔ％）であった。この組成分析結果からもウィスカー内部に酸素が含まれていることが示唆されており、ウィスカーは酸窒化物であることがわかる。
【００４６】
また、図１０や図１１からウィスカーの成長方位も判明した。図１１（ａ）に示す入射方位［０１０］の電子線回折パターンおよび図１１（ｄ）に示す入射方位［１２０］の電子線回折パターンはウィスカーを構成する格子の［００１］方向を軸として回転して得ている。そして、図１０（ａ）は入射方位［０１０］の電子線回折パターンに対応するＴＥＭ像、図１０（ｂ）は入射方位［１２０］の電子線回折パターンに対応するＴＥＭ像である。これらＴＥＭ像を見ると、電子線の入射方位を変化させても、ウィスカーに回転はほとんど認められない。これは、ウィスカーの長手方向が電子線入射方向に垂直である、すなわち長手方向と回転軸が一致していることを意味する。したがって、ウィスカーの成長方位は［００１］方向であると言える。
【００４７】
さらに、図１１（ａ）〜図１１（ｄ）の各図に示す電子線回折パターンには、回折点の一方向への伸び（ストリーク）が観察された。ストリークの存在は、結晶構造中に積層欠陥が含まれていることを示唆する。ストリークに関して、面状の欠陥が結晶構造内部に存在するとき、欠陥面に垂直な方位にストリークは伸びる。今回出現したストリークは［００１］方向と垂直な方向に伸びていることから、積層欠陥の面はｃ軸に垂直であると考えられる。組成分析結果により、ウィスカーは酸窒化物であると判明していることから、積層欠陥は酸素が結晶構造内部に含まれたことにより、発生したと考えられる。
【００４８】
（環状暗視野（ＡＤＦ）ＳＴＥＭ法による観察）
図１３は、実施例１に係るウィスカーのＡＤＦ−ＳＴＥＭ像を示す図である。図１３では、ウィスカーが六方晶の結晶構造を有することがわかる。
【００４９】
以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
上述の実施の形態で得られた酸窒化タンタルは、有望な光触媒の材料として利用できる。従来の光触媒は紫外線応答型あるため、太陽エネルギーを効率よく利用するためには、可視光応答性を有する光触媒を開発する必要があった。そこで、可視光応答性を付与した材料の一つがＴａＯＮなどの酸窒化物である。酸窒化物は、酸化物中に含まれる酸素の一部を窒素に置換することでバンドギャップを狭くし、可視光波長で電子の励起を可能にした材料である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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