| Research Abstract |
本年度は,高周波マグネトロンスパッタリング法を用いて,セラミック材料のAl_2O_3, SiC, TiNをターゲット材とし,種々の成膜条件の下でホウケイ酸ガラス基板上にスパッタ膜を形成し,これらの被覆材の機械的特性を実験的に検討した.結果については以下のとおりである.
スパッタ薄膜の表面粗さについては,高周波電源出力が同じ場合には膜厚ぶ厚い方が,また膜厚が同じ場合には高周波電源出力が高い場合に表面粗さが粗くなることがAl_2O_3被膜,TiN被膜において確認されたが,SiC被膜では特に依存性が認められなかった。硬さに関しては,ガラス基板単体よりもAl_2O_3被覆材料,SiC被覆材料,TiN被覆材料の順に高硬度となることがわかった.また高周波電源出力が同じ場合には膜厚が厚い方が,膜厚が同じ場合には高周波電源出力が大きい方が,硬さが大きくなった.曲げ強度については,Al_2O_3被覆材,SiC被覆材の膜厚の厚い被覆材に例外があるものの,高周波電源出力が同じ場合には膜厚が厚い方が,また膜厚が同じ場合には高周波電源出力が高い方が,曲げ強度が向上した.膜厚が厚い場合の強度低下については,スパッタ時間が長くなることによりガラス基板自体の軟化による影響を受けたと考えられる.
ミクロ,マクロの両観点から実測データをもとにした,被覆材料の強度評価手法を検討した.ここでは,破面観察の結果,いずれの被覆材料についても破壊機構の相違がなかったので,上記の各種特性間の相関性のみを考慮して,ガラス基板に対する被覆材料の硬さ比,粗さ比およびスパッタ時間の関数として強度推定式を提案した.この推定式から得られた強度値は,総じてスパッタ膜の材種によらず,実験的に求めた強度特性に対してよい推定を与えた.
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