| 研究概要 |
(1)ナノメータスケールの摩耗評価:走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いて市販のシリコンおよび窒化ケイ素チップを用い、層状結晶材料であるマイカを試験片として、原子間力、摩耗力を監視しながら、原子オーダの摩耗現象を評価した。具体的には原子間力(荷重)を変化させ接触面のヘルツ応力、最大せん断応力の深さと摩耗単位を関連ずけて、摩耗の発生過程を検討し、摩耗開始荷重、荷重と摩耗単位の関係を明らかにしてきた。この結果、層状結晶構造を有するマイカに機械作用を与えるとマイカの劈開面の間隔,1nm深さ単位で摩耗が進行することを明らかにした。さらに、この現象を利用し、ナノスケールでの機械加工を実現し、新たに機械加工によるナノリソグラフィーの可能性を明らかにした。またこれらの摩耗時の水平力について評価し、摩耗に要する摩耗抵抗と摩耗に関係しない摩擦力を分離して検討を進めている。
(2)超硬質膜チップの作成:本学で所有するダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンドライクカーボン膜まど超硬質膜の製造装置および形成技術を活用し、超硬質材料からなる鋭利なチップを試作し、原子オーダの摩耗試験に適用する。このため、第1段階としては市販のシリコン、窒化ケイ素チップに超硬質膜を形成する方法により立法晶窒化ホウ素などの超硬質膜チップを試作した。その結果、現在までに超硬質膜チップ試作時におけるチップ先端への膜付け方法、膜の付着強度がなどの問題点を明らかにした。プラズマがチップ先端に集中することが原因だと考え、バイアス電圧に着目して膜形成条件の適正化などで克服しつつある。
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