NT金沢で出展していたところ、石華工匠(@sekka_lab)様とお会いしました。そこで出た話。
酸化ビスマスの結晶を作ってみたい!ということでいろいろ調べてみました。

酸化ビスマス Bi2O3
ビスマスの出発物質として知られる。δ-Bi2O3の電導度が1S/cm(1100K)と高いため、燃料電池材料として研究されている。
融点: 1090K
バンドギャップ: 2.8eV

結晶系は多型があり、
α: moniclinic  単斜
β: tetragonal 正方晶
γ: bcc
δ: fcc
となっている。
α型単結晶は実現不可。イオンを何かしらドープすることで結晶構造が崩れるため。
ドーパントによって結晶系を安定化させられる。
Cubic: Er, Dy, Y, Ta, Nb
Tetrahedral: Zr, Hf, Ta, W, Mo
Rhomohedral: Ba, Sr, Ca, La, Pr, Nd, Sm
Bi2O3polymorphs

https://www.researchgate.net/profile/Bryan_Chakoumakos/publication/229185897_Neutron_Diffraction_Study_of_Occupancy_and_Positional_Order_of_Oxygen_Ions_in_Phase_Stabilized_Bismuth_Oxides/links/54d8f1570cf24647581d00ff/Neutron-Diffraction-Study-of-Occupancy-and-Positional-Order-of-Oxygen-Ions-in-Phase-Stabilized-Bismuth-Oxides.pdf
https://www.researchgate.net/profile/Pavel_Shuk/publication/243337598_Oxide_Ion_Conducting_Solid_Electrolytes_Based_on_Bi2O3/links/56cf75cb08ae4d8d649fc481.pdf
https://www.researchgate.net/profile/Matjaz_Valant/publication/229440938_Dielectric_Characteristics_of_Bi2O3_Solid_Solutions_with_a_Fluorite-Like_Crystal_Structure/links/00463519a3276bbcb8000000.pdf

δ型を実現するにはイオン半径の小さなランタノイドが良く、イットリウムで20-25%、エルビウムで15%が必要。
融点に近づくと酸素分圧が高くなり、酸素が抜けやすくなる。
論文内での合成方法はBi(NO3)2を出発としているものが多い。およそ900度で焼結を行う。ガラス上に形成する例もある。

融液からの成長の文献はあまり見つからなかった。

単結晶を作るには?
→イットリウムでδ相を安定化させる
→1000度程度の加熱炉を用意する
→るつぼは酸化物(アルミナ)がいいだろう

電子レンジるつぼを買ってやってみようかしら