炭素還元法による分岐した炭化ケイ素ウィスカーの合成とそのメカニズム

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650857
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 徐 元善 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30242829)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 河本 邦仁 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30133094)
• Keywords: ウィスカー / シリコンカーバイド / 透過型電子顕微鏡 / モルフォロジー / 積層欠陥 / 成長方向 / SiO_2 / カーボンブラック

Research Abstract

水素ガス中で二酸化珪素(SiO_2)とカーボンブラック(CB)からβ-SiCウィスカーを合成する際の基本合成反応は、SiOとカーボンブラック間での固相-気相反応である。合成されるウィスカーは、形態(morphology)、成長方向(growth direction)、積層欠陥面(stacking-fault planes)から、3つのタイプに分類できる。それらは、(i)タイプAとして、比較的フラットな表面と、成長方向に対して垂直な積層欠陥面を持つタイプ、(ii)Bとして、ラフな表面と、成長方向に対して35°の角度を持った積層欠陥面を有するタイプ、(iii)Cとして、ラフなノコギリ歯状の表面と、3つの異なった{111}面内に同時に積層欠陥面を有するタイプの3種である。TEM(Transmission Electron Microscopy)観察により、歪められて進路を阻害され分岐したウィスカーの角度は125゜、70゜、109゜であることが明らかになった。これらのウィスカーは、タイプAとタイプBのウィスカーから構成されるか、またはタイプAのみから構成される、あるいは、タイプAとタイプBのペアが2つ平行に成長したもののいずれかから構成されている。ウィスカーの進路阻害による歪み、分岐は、それぞれのタイプのウィスカー間で成長速度が異なることと密接な関係があると言える。

Research Products

• [Publications] W.S.Seo,K.Koumoto: "Stacking Faults in β-SiC Formed during Carbothermal Reduction of SiO_2"J.Am.Ceram.Soc. 79・7. 1777-1782 (1996)
• [Publications] W.S.Seo,K.Koumoto,S.Arai: "Effects of Boron, Carbon and Iron Content on the Stacking Fault Formation during Synthesis of β-SiC Particles in the System SiO_2-C-H_2"J.Am.Ceram.Soc. 81.5. 1255-1261 (1998)
• [Publications] W.S.Seo,K.Koumoto: "Stacking Fault and Growth Direction of β-SiC Whisker Synthesized by Carbothermal Reduction"Key Eng.Mater. 159.160. 95-100 (1999)
• [Publications] W.S.Seo,K.Koumoto: "Morphology and Stacking Faults of β-Silicon Carbide Whisker Synthesized by Carbothermal Reduction"J.Am Ceram.Soc. 83.10. 2584-2592 (2000)