非放射性アルミニウムおよびシリコンをトレーサとした超高純度純鉄中の不純物拡散

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450241
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Miyagi National College of Technology
• Principal Investigator: 田口 收 宮城工業高等専門学校, 材料工学科, 教授 (30042253)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯島 嘉明 東北大学, 大学院・工学研究科・マテリアル開発, 教授 (70005411)
• Keywords: 拡散 / 不純物拡散 / 2次イオン質量分析 / 高純度純鉄 / 拡散係数

Research Abstract

科研費交付以来、研究計画に従い以下の点について研究を行なった。
1.現有する質量分析装置の改修
差動排気型イオンガンを新規購入し、本イオンガンの時間安定性、イオンスパッタ特性、スパッタ形状の加速電圧依存性などの検討を行った。これらの検討の結果スパッタ表面の中央部と周辺部では、スパッタ効率が異なることが明らかになった。スパッタ面からの情報を制御する機能が充分でない可能性があるため今後さらに検討する必要がある。
2.純高純度純鉄試料の調整
99.99および99.999%の薄板超高純度純鉄を購入し、高真空中で焼純を行い結晶粒の粗大化を行った。結晶粒径は0.3〜1mmであり、短回路拡散を無視できる純鉄試料とした。純鉄の表面を鏡面状に仕上げ、イオンビームスパッタにより厚さ30nmの非放射性アルミニウムを蒸着した。その後、99.99%試料について950K,1000Kおよび1050Kにて高真空で3日間拡散焼純を行った。蒸着したままの純鉄と拡散焼純を行った試料について2次イオン質量分析装置により拡散浸透方向のアルミニウムの濃度分布測定を行った。
3.濃度分布測定の結果と拡散係数
蒸着したままの試料について拡散浸透の濃度分布を測定したところ、純鉄中にアルミニウムが拡散浸透している濃度分布が得られた。拡散された試料の濃度分布の決定に当たっては、蒸着状態の濃度分布を考慮し、濃度分布から拡散係数を決定した。3種の温度で得られた拡散係数の値は2〜6x10^<-16>m^2/sであり、純鉄の自己拡散より約2倍大きいことがわかった。現在、実験温度をさらに増やして測定している。また、パソコン導入によりデータの詳しい解析を行っている。