| 研究課題/領域番号 |
07455429
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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 |
金属生産工学
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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 |
大塩 茂夫 長岡技術科学大学, 工学部, 教務職員 (90160473)
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| 研究分担者 |
丸山 一典 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00143826)
斎藤 秀俊 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80250984)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1997
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| キーワード | 窒化炭素 / 窒化ホウ素 / ECRプラズマ / DLC / 流動性 / 微小押し込みクリープ試験 / 歪み速度敏感係数 / Random Covalent Networks理論 |
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| 研究概要 |
本研究では新材料窒化炭素膜や窒化ホウ素膜を創製し、窒素組成を十分大きくすることで発現する膜の新機能を調査することを目的としている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマCVD法により得られた。a-C:N膜の基本構造はダイヤモンド様炭素(DLC)構造であることがラマン散乱スペクトルから明らかとなった。膜中窒素組成は膜の作製条件を大きく変えても[N]/([N]+[C])比で最大0.08程度であった。窒素原子はDLC構造中の炭素位置に置換固溶するか、ダングリングボンドを終端することで存在することが赤外分光分析より明らかとなった。イオンビームスパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法のPVD法によって得られた硬質窒素含有炭素膜は、DLC構造を基本構造としており、窒素組成は[N]/([N]+[C])比で0.08に制限された。この結果は、窒素含有炭素膜における窒素組成は作製プロセスによらず、膜の基本構造で制限されることを示唆している。窒素組成の制限についてRandom Covalent Networks理論を硬質窒素含有炭素膜に初めて適用して理論窒素組成を求めたところ、窒素組成は実験で得られたそれとほぼ一致し、窒素組成は構造的要因によって制限されることが明らかとなった。膜の微細構造変化を微小押し込みクリープ試験法により調査した結果、窒素を含む炭素膜は含まないそれと比較して流動しやすいことがわかった。また流動開始のしきい値は、-C≡N結合が存在することで小さくなることも明らかになった。これらの結果から、この試験方法が膜の微細構造変化をこらえるのに有効な手法であることがわかった。BCl_3/H_2/N_2/Arガスを原料としてr.fプラズマCVD法により窒化ホウ素膜を作製し、膜の組成および硬さ、流動性を調査した。得られた膜はホウ素が主成分でありその含有率は約70%を占め、窒素はわずか5%程度しか含まれていないことがわかった。ホウ素-窒素結合は赤外分光分析よりB-Nsp^2結合に起因する吸収が観測され、この吸収は窒素流量10sccmの条件で作製した膜について最も大きく観測された。超微小連続押し込み硬さ計による硬さ測定の結果、得られたB-N膜の硬さは約20GPa(荷重20mN)であった。さらに、微小押し込みクリープ試験法により流動性を表す歪み速度敏感係数(m値)を求めたところ、0.005〜0.008とDLCやglassと同程度の非晶質特有の値になることがわかった。
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