2020 年度研究成果報告書

HiPIMSプラズマのイオン輸送挙動に基づく炭窒化ホウ素膜形成機構の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	17KK0136
研究種目	国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
配分区分	基金
研究分野	材料加工・組織制御工学
研究機関	東京都立大学
研究代表者	清水徹英東京都立大学, システムデザイン学部, 准教授 (70614543)
研究期間 (年度)	2018 – 2020
キーワード	イオン化物理蒸着 / HiPIMS / 炭窒化ホウ素膜 / イオン質量分析 / イオン流束 / イオンエネルギー分布 / 化学結合状態
研究成果の概要	炭窒化ホウ素(BCN)膜の超高靱性化に向けたHiPIMSプロセス設計指針の構築を図るため、本国際共同研究により、イオン質量分析計によるイオン流束・エネルギー分布に関する系統的な検証が進められ、基板に入射するイオン流束に及ぼす影響因子を明らかにした。その結果入射イオン種の選択性により蒸着粒子あたりの変換運動量の制御性が確認され、これらがBCN膜成長における核形成挙動に大きく影響を及ぼすことを示した。
自由記述の分野	薄膜工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本国際共同研究によりBCN膜成長に対するHiPIMS放電における入射粒子の関連因子の系統的な検証が実現された。これにより基礎原理に基づいた各種HiPIMS入力パラメータの位置づけが明確化され、HiPIMSプロセス設計指針の礎が構築された。これらは我が国におけるHiPIMS技術への産業的な要望を先導するものであり、今後当該技術の国内における産業化に大きく貢献できるものである。また欧州研究機関と盤石な研究交流基盤が築かれたことは、今後アジア諸国における研究者間のネットワークを構築する上でもその社会的意義は大きい。