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1995 年度 研究成果報告書概要

薄膜セラミックス被覆材の創成と強度の分子動力学的解析に関する基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 06650107
研究種目

一般研究(C)

配分区分補助金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

星出 敏彦  京都大学, 工学研究科, 助教授 (80135623)

研究期間 (年度) 1994 – 1995
キーワードセラミックス薄膜 / セラミックス被覆材 / 分子動力学法 / スパッタリング法 / 超微小硬度 / 曲げ強度 / 表面粗さ / 成膜条件
研究概要

まず,高周波マグネトロンパッタリング法を用いてアルミナ薄膜および炭化ケイ素薄膜をガラス基板上に形成し,超微小ダイナミック硬度測定ならびに3点曲げ試験によってスパッタリング薄膜の機械的特性の評価を行った.アルミナ薄膜の成膜では基板の加熱は行わず,一方炭化ケイ素薄膜の成膜では2種類の初期基板温度を設定し,それぞれ膜厚および高周波電源出力を変化させて,薄膜特性の成膜条件に対する依存性を明らかにした.いずれのセラミック薄膜においても膜厚を厚くすると硬度は増大した.一方,曲げ強度については,アルミナ被覆材では高周波電源出力を小さくすると強度が低下したが,炭化ケイ素被覆材では顕著な電源出力に対する依存性が認められなかった。なお,アルミナ被覆材の曲げ強度に関しては高強度側と低強度側とで成膜時の欠陥形成に関連すると考えられる破壊形態の相違が認められた.特に低い高周波電源出力で成膜した被覆材については,その曲げ強度が低下し,基板および被覆材の界面近傍に欠陥が存在することが破面観察の結果判明した.このような実験結果に基づいて,界面特性の改善には成膜条件の選定に注意する必要があることを指摘した.
さらに,上述のスパッタリング過程で形成される薄膜構造の解析を行う手法として,剛体球モデルによる3次元薄膜形成解析コードを構築した.今回は,上述の実験的検討から薄膜がアモルファスであることが確認されたため,分子動力学法のうちポテンシャルを仮定しない剛体球衝突解析モデルを採用した.解析にあたっては,実験における高周波電源出力および薄膜硬度を,それぞれ解析条件における初期粒子体積密度および見かけの膜粒子体積密度に対応させた.解析の結果,本解析モデルにより実験結果の定性的傾向を説明できることを明らかにした.

  • 研究成果

    (2件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (2件)

  • [文献書誌] Toshihiko HOSHIDE: "Mechanical Properties of Borosilicate Glass Coated with Alumina by Sputtering Process" Materials Science Research International. 2. 33-38 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Toshihiko HOSHIDE,Kenji, HAYASHI,Takahiro SAITO,Kazumitsu KATSUKI and Tatsuo INOUE: "Mechanical Properties of Borosilicate Glass Coated with Alumina by Sputtering Process" Materials Science Research International. Vol.2, No.1. 33-38 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 1997-03-04  

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