| 研究課題/領域番号 |
11650075
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
神谷 庄司 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00204628)
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| 研究分担者 |
坂 真澄 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20158918)
梅原 徳次 東京都立科学技術大学, 工学部, 助教授 (70203586)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| キーワード | 気相合成ダイヤモンド / 非晶質炭素 / 薄膜 / 付着強度 / 基板バイアス処理 / 結晶組織 / 高じん化 |
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| 研究概要 |
本研究は、従来気相合成(CVD)ダイヤモンド中の不純物として認識されていた非晶質炭素を積極的に制御することにより有効利用し、ダイヤモンド薄膜のじん性を飛躍的に改善することを目的としたものである。二年の研究期間において以下の二項目に関する検討を順次行い、種々の成長条件によるじん性の変化を把握するとともに、その的確な制御により従来の2倍以上の付着強度を持つダイヤモンド薄膜の合成に成功した。
非ダイヤモンド相の複合によるじん性向上メカニズムの解明と制御 種々の条件で合成したCVDダイヤモンドについて、合成条件と結晶形態、さらに結晶形態と強度との関係を詳細に把握した。この結果、CVDダイヤモンドにおいては非晶質炭素が結晶粒界面に集中して分布するために粒界強度が結晶粒そのものの強度よりも弱く、これが選択的に破壊してエネルギーを分散することにより、適当な結晶粒径において界面じん性が大きく向上することが初めて指摘された。一方CVDダイヤモンド薄膜そのもののじん性については界面じん性とは異なり、結晶粒の微細化に伴う非晶質炭素の増大とともに単調に減少することが確認された。
複合構造の制御による高じん性薄膜の実現 CVDダイヤモンドと基板との界面における結晶核の状態を制御する有効な手法である基板バイアス電位処理について検討し、これを上記項目に述べた成長条件の制御と併用することによって、得られるダイヤモンド薄膜の界面のじん性との関係の詳細な解明と最適条件の調査を行った。この結果、従来10J/m^2程度であった超硬合金上のCVDダイヤモンドの界面じん性を、特定の条件において30J/m^2程度までに増大させることに成功した。
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