2011 Fiscal Year Research-status Report
ユビキタス元素だけを用いた超耐酸化性・超硬質膜の創製
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23656456
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
野瀬 正照 富山大学, 芸術文化学部, 教授 (70269570)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | ユビキタス元素 / 硬質膜 / ナノコンポジット膜 / 差動排気同時成膜法 / 反応スパッタ法 |
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| Research Abstract |
(1)バイアス印加の影響調査：成膜装置にバイアス印加機構を設置し、酸化物の成膜時における負バイアス印加の影響を調べた。ターゲットしてSiCを用いたAr+N2反応スパッタの場合, 硬度が20GPaから12GPaまで著しく低下した。他方Al2O3ターゲット用いたAr+N2反応スパッタの場合にはバイアス（マイナス）電圧の増加とともに硬さも増加し、最高で35GPa以上の高硬度が得られることがわかった。これは前者の場合、非晶質構造を有し、負バイアス印加による窒素が過剰になり硬度が下がったものと考えられる。他方，Al2O3ターゲットを用いた場合には，酸素プラズマ中にマイナスイオンが存在し，負バイアス印加により 酸素濃度が低下し、代わりに窒素が酸素の位置を占め、窒酸化物が形成されたため硬度が増加したと考えられる。(2)単相膜の調査：SiCターゲットおよびAl2O3+Siの複合ターゲットを用い、SiCNおよびSiAlON膜を作製するとともに、その基本的な特性を調べた。SiCN膜では窒素流量の増加とともに硬度が25Gpaから20GPaまで減少したが、さらに窒素流量を増加させると25GPaまで回復した。SiCN膜はX線的には非晶質構造を有し、700℃以上の高い耐酸化性を有することがわかった。一方SiAlON膜はB4構造の微結晶からなる膜であり、硬度は約20GPa程度であった。(3)複合化の調査: 予備実験としてAlN/SiOxおよびAlN/Al2Oxナノコンポジット膜を取りあげ、複合化による硬度の変化を調べた。AlN単層膜の硬度は25GPaであるが，差動排気型同時成膜法により作製した約10～20vol%SiOxを含むAlN/SiOx複合膜のそれらは約30GPaに増加した。さらにAlN/Al2Ox膜では約10～50vol%Al2Oxの広い範囲で30～35GPaという高硬度を示すことが明らかになった。
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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
(1)バイアス印加の影響調査：概ね予定通り達成。(2)単相膜の調査：膜の基本特性は調べたが微細構造の調査は不十分であった。他方(3)は当初の計画には挙げていなかったが24年度の本格的な実験の前に予備実験としてAlN/SiOxおよびAlN/Al2O3ナノコンポジット膜を調べることにより、24年度の研究対象絞り込みに寄与できた。(2)と(3)を相殺した結果（２）概ね順調に進展とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
膜材料としては、AlN/SiOx、AlON/SiCNなどを取りあげ、本研究の膜の微細構造観察・分析をさらに行い，微細構造と成膜プロセスとの関係を明らかにするとともに、大気中加熱による耐酸化性試験を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
ターゲット材料、基板材料等消耗品に400千円、旅費に100千円で計500千円
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Research Products
(5 results)
