各種雰囲気下におけるセラミックス薄膜弾性率測定器の開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63850166
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 花田 禎一 京都大学, 教養部, 助教授 (50111935)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 邦夫 松下電器産業(株), 中央研究所, 主任研究員 ; 平尾 一之 京都大学, 工学部, 助教授 (90127126)
• Keywords: セラミックス薄膜 / ヤング温度係数 / アルミニウム蒸着膜 / 非晶質AlPO_4膜 / 弾性異常

Research Abstract

セラミックス薄膜の高温域での力学域での力学的挙動を推定することは重要である。そこで、薄膜のヤング率温度係数を測定する装置の開発を行った。高温域での測定を可能にするために、懸垂による共振法によって測定を行った。基板及び二重梁を二本の糸によって炉内に懸垂し、一方の懸垂線で励振しながら、他方の懸垂線で振動の様子を検出することにより共振周波数を測定した。各温度での基板の共振周波数と二重梁の共振周波数とから、薄膜のヤング率を計算し、その温度係数を求めた。
開発した装置の信頼性、再現性についての評価を行うために、市販のスライドガラス基板上に作成したアルミニウム真空蒸着膜に対して、ヤング率温度係数の測定を行った。その結果、得られたヤング率及びその温度係数は、バルク状のアルミニウム金属の文献値とよい一致を示し、開発した装置の信頼性、再現性が確められた。
次に、SiO_2ガラスやGeO_2ガラスと同じように四面体を基本とした開放構造をもつ非晶質AlPO_4スパッタリング膜について、弾性率が正の温度係数や負の圧力係数を示すという「弾性異常」を示すかどうかを調べるために、新たに開発した装置を用いて、そのヤング率の温度係数の測定を行った。高周波スパッタリング法によってSiO_2ガラス基板上に非晶質AlPO_4膜を作成し、室温から150℃付近までの温度範囲で試料膜のヤング率を求め、その温度係数を計算した。その結果、非晶質AlPO_4スパッタリング膜は、SiO_2ガラスと同様に正のヤング率温度係数をもち、「弾性異常」を示すことがわかった。また、その絶対値はSiO_2ガラスとほとんど同じであり、この結果は、両者の開放構造の程度がほとんど同じであることを示唆している。

Research Products

• [Publications] 花田禎一: "Elastic Constants of Amorphous Thin Films in the Systems SiO_2ーAl_2O_3 and AlPO_4ーAl_2O_3" Journal of NonーCrystalline Solids. 113. 213-220 (1989)
• [Publications] 花田禎一: "ケミカルエンジニヤリング" (株)化学工業社, 6 (1989)