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高周波マグネトロン・スパッタリング装置を用いて成膜条件を種々変化させて、アルミナおよび炭化ケイ素をターゲット材とし、それらを電子基板用ホウケイ酸ガラスの円形基板材に成膜した。このようにして創成した試料について、表面粗さの計測、超微小硬度計を用いて薄膜セラミックスの硬度を計測するとともに、レーザー顕微鏡による表面気孔の定量的解析を行った。さらに、成膜試料から角材試験片を切り出し、その3点曲げ強度試験を行った。その結果、本実験条件の範囲内では密な成膜ができたが、膜粗さは基板ガラスの粗さよりも大きくなることがわかった。本実験条件では成膜条件はいずれの被覆材においても曲げ強度に顕著な影響を及ぼさないことも判明した。また、一般にアルミナ単材よりも炭化ケイ素単材の方が曲げ強度が高いが、それらで成膜したガラス材ではアルミナ被覆材よりも炭化ケイ素被覆材の方が強度が低くなった。この点に関しては、炭化ケイ素被覆時に基板を予加熱した際に生じる熱応力に起因することを示唆した。なお、走査型電子顕微鏡を用いて破面観察を行ったが、破面形態に関しては両被覆材の間に顕著な相違は認められなかった。
上述のようなセラミックス成膜過程に対して構築した3次元剛体球モデルによる分子動力学解析手法を用いた構造解析の結果と、上記の薄膜硬度特性との対応関係を検討した。その結果、解析結果から予想される密な膜形成が得られる成膜条件では、実験においても膜硬度が高くなるという傾向と一致した。さらに、セラミックス分子のポテンシャル法に基づいた解析の前段階として単原子スパッタ過程の分子動力学解析手法を構築し、その際のポテンシャル形としてはモ-スポテンシャルよりもEAMポテンシャルの方が適合度がよいことを示した。
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