| 研究概要 |
基板/Al/TiNという構造からなる二層構造膜において,塑性変形に使われるエネルギーおよび弾性変形に使われるエネルギーを,押し込み硬さ試験により得られる荷重-変位曲線より評価した。塑性変形に使われるエネルギーがAl層厚みに比例し増加すること,弾性変形に使われるエネルギーはAl層厚みには依存しないことを見いだした。この結果は,塑性変形が主に降状応力が小さい金属層において起こるため塑性変形エネルギーがAl層厚みに依存し,弾性変形のために消費されるエネルギーは金属Al層とTiN層の間のヤング率あるいは剛性率の差が大きいことによりAl層厚みに依存しないことを示すと考えられる。さらに,この結果を確認するため,Al層を降状応力のより大きなCu層に置き換え,同様の実験をおこなった。その結果,圧子によりAl/TiN薄膜と同荷重を加えた場合には,塑性変形に使われるエネルギーの割合は降状応力の比率に比例して減少することが明らかとなり,前記の考察が正しいことが明らかとなった。
さらに,二層構造薄膜において得られた結果をもとに,Al/TiN系多層構造薄膜におけるエネルギー散逸を評価し,薄膜における全Al厚みが同じ場合においても薄膜を多層構造化すること,すなわち,一層あたりのAl厚みを小さくし,界面の数を増やすことにより塑性変形に使われるエネルギーが少なくなることを明らかにした。この結果は,界面を形成することにより,薄膜が何らかの要因でより弾性的になることを示唆する。今後さらに多層構造薄膜における界面の役割について検討を加えていく。
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