Systematic understanding on surface processing by anodization of SiC, and its application in structural and electronic materials
Project/Area Number |
21H01670
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
深見 一弘 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60452322)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北田 敦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30636254)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
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Keywords | 陽極酸化 / シリコンカーバイド / 電析 / 欠陥 / イオン照射 / ダイヤモンド / SiC / 構造材料 / 電子材料 |
Outline of Research at the Start |
高い熱安定性、機械強度、化学安定性を誇るSiCを加工することは極めて難しい。我々はSiCの格子欠陥生成を定量的に制御することにより電気化学活性を著しく向上させ、陽極酸化により表面の加工が可能になることを見出してきた。本研究では結晶の対称性の破れがもたらすと考えられるSiCの活性化について、格子欠陥生成と格子振動励起を突破口として活性化機構の解明を目指す。SiC酸化反応にH2Oが必須であることに着目し、超高濃度水溶液を使い自由水の濃度制御下における表面微細構造形成に取り組む。陽極酸化により作製したポーラスSiCは電析による複合構造材料、SiC上の良質SiO2薄膜は高性能電子材料として展開する。
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Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は当初の想定以上に研究が進展したことから,本年度は新たな試みとしてシリコンカーバイドと構造類似性の高いダイヤモンドの陽極酸化処理に取り組んだ。市販のボロンドープダイヤモンドに対し,高エネルギーのSi(II)イオンを照射し,台結晶構造内に欠陥の導入を試みた。ラマン測定を実施したところ,イオン照射前のボロンドープダイヤモンドではsp3炭素結合に由来する散乱ピークが確認されたのに対し,イオン照射後の試料ではsp3以外にsp2炭素結合に由来する散乱ピークが確認できた。このことから,ダイヤモンドの結晶構造内にsp2炭素結合に相当する欠陥導入に成功した。高エネルギーSi(II)イオン照射を行ったボロンドープダイヤモンドを作用極に用い,三電極式電気化学セルを用いて陽極酸化挙動を調査した。イオン照射を行っていないボロンドープダイヤモンドに比べて,イオン照射を行った場合には酸化電流の立ち上がり電位が卑にシフトするとともに,より高電流密度で酸化反応が進行することが分かった。 一方,ポーラスシリコンカーバイドへの金属電析による複合材料化については,電析する金属の検討を進めた。優れた機械特性で知られるハイエントロピー合金やミディアムエントロピー合金の電析について検討を進め,water-in-oil型エマルションを用い,水相に増粘剤を,油相に乳化剤を添加することによってCoNiCuミディアムエントロピー合金の平滑電析を可能にした。また,より機械特性に優れるCrCoNiミディアムエントロピー合金の電析についても検討を進めた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たな試みとしてボロンドープダイヤモンドの陽極酸化に取り組み,一定の成果が得られた。また,当初計画していたポーラスシリコンカーバイドへの電析について,電析対象をハイエントロピー合金あるいはミディアムエントロピー合金に定め,その電析方法を開拓することができた。これらの成果から,概ね順調に進展していると判断できる。
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Strategy for Future Research Activity |
初年度に作製が可能となったポーラスシリコンカーバイドを電極として用い,ハイエントロピー合金やミディアムエントロピー合金の電析を行う。これにより従来にない強度と靭性を両立するシリコンカーバイド・合金複合材料の創製に取り組む。一方,電子材料への応用を目指して,陽極酸化によるシリコンカーバイド表面へのSiO2形成の高精度化に取り組む。特に,シリコンカーバイドとSiO2の界面に生成するSiOxCyのような炭素を含む界面層について,その形成機構を明らかにするとともに,その生成を回避する方策について検討を進める。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Journal Article] Macroscopically Uniform and Flat Lithium Thin Film Formed by Electrodeposition Using Multicomponent Additives2022
Author(s)
Fukami Kazuhiro, Sakurai Akihiro, Tsujimoto Takamitsu, Yamagami Masaki, Kitada Atsushi, Morimoto Kota, Nishioka Kiho, Nakanishi Shuji, Yoshikane Yusuke, Nagao Toshimitsu, Katayama Jun-ichi, Murase Kuniaki
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Journal Title
Electrochemistry Communications
Volume: 136
Pages: 107238-107238
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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