| 研究課題/領域番号 |
12450280
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
八井 浄 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 教授 (80029454)
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| 研究分担者 |
江 偉華 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (90234682)
原田 信弘 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80134849)
斎藤 秀俊 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80250984)
今田 剛 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (60262466)
末松 久幸 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (30222045)
鈴木 常生 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助手 (00313560)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
6,900千円 (直接経費: 6,900千円)
2002年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2001年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
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| キーワード | 超高硬度材料 / 薄膜 / プラズマ計測 / 超高圧力 / 大強度パルス軽イオンビーム / パルスイオンビーム蒸着法 / アブレーションプラズマ / 表面改質 / 薄膜化 / 2層ターゲット / 熱電特性 / 飛翔体加速 / 高速成膜 |
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| 研究概要 |
大強度パルスイオンビーム蒸着法(Intense Pulsed Ion-beam Evaporation ; IBE法)は、ターゲットにイオンビームを照射し、アブレーションプラズマを形成させ薄膜等を作製する技術である。これまでの研究から、IBE法によるアブレーションプラズマは非常に高密度であることや、このプラズマの反作用によりターゲットには超高圧力が発生することが判明している。一般的に、ダイヤモンドをはじめとする超硬質材料は、超高温・高圧力下で安定相を持つことが知られている。そこで、本研究では、IBE法によるアブレーションプラズマを薄膜化したり、このプラズマの反作用による超高圧力を利用することで、超硬質材料を創製することを目的とした。
炭化ホウ素(B_4C)は、バルクではダイヤモンドに次ぐ硬さを持つが、非常に結晶化し難い材料である。そこで、B_4Cターゲットに大強度パルスイオンビームを、照射して、薄膜作製を試みた。その結果、世界で初めて成膜前後の熱処理なしに、真空中で結晶化した高硬度B_4C薄膜(ビッカース硬さ 2,300)を作製できた。また、このB_4C薄膜の出力因子は、これまで知られていた値の3倍程度にも達する大きな値の熱電特性を示した。
炭素はグラファイト、ダイヤモンド、DLCといった同素体を持ち、温度や圧力によってその構造が変化する。そこで、高配向グラファイト(Highly Oriented Pyrolytic Graphite : HOPG)にイオンビームを照射し、高温・高圧状態を作りだすことでターゲットを試みた。イオンビームをHOPGに照射した結果、HOPGの表面には、直径〜1μmの球状もしくは柱状の粒子が多数存在した。従って、HOPGの表面はイオンビームの照射によって一度液化したと考えられる。炭素は高温(〜5000K)、高圧力(〜11MPa)下で液化すること知られているので、HOPGの表面もイオンビームの照射によって同様の状態になったと推察される。また、HOPG表面の構造は、照射するイオンビームのエネルギー密度が増加すると、グラファイトの無秩序構造も増加することが判明した。
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