Si基板上に形成したTi-Ni系形状記憶合金薄膜の界面特性評価に関する研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650703
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 矢島 善次郎 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60148145)
• 研究分担者: 清水 謙一 金沢工業大学, 工学部, 教授 (60029832) ; 岸 陽一 金沢工業大学, 工学部, 講師 (70265370)
• キーワード: 形状記憶合金 / マルテンサイト変態 / マルテンサイト変態誘起応力 / 透過電子顕微鏡 / マイクロアクチュエータ / MEMS

研究概要

厚さ100μmのSi基板にスパッタリング法で厚さ1μmのTi-50at.%Ni薄膜を合成し,観察試料を得た.薄膜合成時の基板温度を523K以上とすることで,結晶化した薄膜を後熱処理することなく得ることができた.今年度は,特に膜表面及び膜-基板界面の高分解能SEM観察,膜-基板界面のTEM観察を中心として研究を実施した.基板上に合成されたTi-Ni膜の結晶粒は基板より柱状に成長しており,その寸法は基板温度が高くなるほど大きくなる傾向にあった.結晶粒の最大寸法は基板温度が658Kの場合に得られ,直径約200nm,長さ約600nmであった.また,スパッタリング法で形成されやすいといわれている不純物やピンホール等の欠陥は,SEM観察では認められなかった.収束イオビーム加工(FIB)装置を用いて基板-薄膜界面をTEM観察するための試料を作製した.基板-薄膜界面の観察には高分解能透過電子顕微鏡を用いた.基板とTi-Ni薄膜界面にはSiO_2(厚さ約50nmの)と思われる中間層が存在していたが,組成分析及び構造解析をするにいたらなかった.Ti-Ni薄膜の明視野像では隣接する結晶粒の粒界を明確に識別することは困難であったので,結晶粒の成長する方位が比較的そろっていると予測される.また制限視野電子回折(SAED)図形を解析したところ,室温ではB19'マルテンサイトで,合成時の基板温度が結晶構造に影響を与えることはなかった.

研究成果

• [文献書誌] 岸陽一: "Ti-47at.%A1金属間化合物鋳造材の高温曲げ破壊特性と変形組織"鋳造工学. 72・4. 247-252 (2000)
• [文献書誌] Yoichi Kishi: "Influence of Deformation Speed on Fatigue and Tensile Properties of a Ti-Ni-Cu Shape Memory Alloy"Proc.of 1999 MRS Fall Meeting. 123-128 (2000)
• [文献書誌] Yoichi Kishi: "X-Ray Characterization of Tensile Deformed Microstructure in a Ti-Ni-Cu Shape Memory Alloy"Proc.of 10th Iketani Coference. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Hideharu Mochizuki: "Nondestructive Evaluation of Residual Strain for a Cast Iron Using the Ultra Sonic Measurement"Proc.of 10th Iketani Coference. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Yoichi Kishi: "Aging Effect on Transformation Characteristics and Tensile Properties of a Ti-Ni-Co alloy"Proc.of 5th European Symposium on Martensitic Transformations and Shape Memory Alloys. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] Yoichi Kishi: "Effect of Aging Period on Tensile Deformation Behavior and Microstructure of a Ti-Ni-Co Shape Memory Alloy"Proc.of Fourth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing. (発表予定).