2015 Fiscal Year Research-status Report
高強度レーザー反応場でのセラミックスコーティングにおける気相からの共晶成長
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15K14176
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 暁彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20451635)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 化学気相析出 / レーザー工学 / セラミックス / コーティング / ナノ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、高強度レーザー反応場を利用した高速化学気相析出法を用いた結晶配向成長に関する研究を進める中で着想を得た。この手法を用いて作製した酸化物セラミックス膜は、顕著な自己配向成長や樹枝状成長を示す。これは、気相中に活性な反応場を創り出すことで、過飽和原料雰囲気下でも気相-膜界面での反応性が失われず、従来法を卓越する結晶成長が起こるためである。本研究課題では、高活性・高過飽和度の極限成膜雰囲気下において、共晶系セラミックスを高速化学気相析出させることで、気相からの共晶成長を達成し、共晶反応に伴う高次ナノ構造の自己組織化現象を統合した新規コーティングプロセスとして提案する。
本年度は、多結晶AlNおよび単結晶MgO基板上へのSrTiO3膜の合成実験において、膜の合成条件が自己配向成長およびエピタキシャル成長に与える影響について調べた。さらに、多結晶AlN基板上でTiO2-SrTiO3系共晶コンポジット膜を合成したところ、TiO2およびSrTiO3がそれぞれ自己配向成長を示したコンポジット膜となることを報告し、電顕観察を通じてナノ構造の形成を明らかにした。
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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
TiO2-SrTiO3系コンポジット膜を研究対象とし、まずはSrTiO3膜の合成について基礎的な実験を行い、原著論文として報告した。さらにTiO2-SrTiO3系のコンポジット合成し、電顕観察を通じてコンポジット膜の構成相 (TiO2およびSrTiO3) が自己配向成長しながらナノ構造を形成することを見出した。また、Al2O3系の共晶材料として、Al2O3-ZrO2系のコンポジット膜を対象に、分析電顕による微細構造観察を通じてナノ構造の形成を議論した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに合成したTiO2-SrTiO3系コンポジット膜について、先端分析電顕を用いた組織および組成分布の同定観察を行い、気相からの共晶成長プロセスを議論するための基礎的な知見を積み上げる。平成28年度は、SrTiO3-SrO系に研究を展開したり、他の共晶系にも展開することで、より幅広い実験データを基に、レーザー反応場における高速化学気相析出プロセスを議論する。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗は順調である。次年度使用額が生じた理由は、試料合成に用いる有機金属原料および基板の費用、または成膜装置のメンテナンス費用が抑えられたためである。そこで、来年度以降に実施する微細構造観察および得られた研究成果の公表に予算を充当した方が、研究が円滑に遂行できると判断し、これらの経費を次年度に計上することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究課題の成果を実験的に確認するため、次年度はより多くの試料合成を行い、また合成した試料の微細構造を丹念に観察する計画である。また、成膜装置のメンテナンスも随時行う。これらの経費を平成28年度に使用する。以上のように、平成28年度請求額とあわせ、平成28年度の研究遂行に使用する予定である。
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