| 研究課題/領域番号 |
20K04216
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| 研究機関 | 大同大学 |
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研究代表者 |
吉田 昌史 大同大学, 工学部, 准教授 (40460612)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 窒化アルミニウム / 放電 / 低温 / アルミニウム / 窒化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，アルミニウム表面への窒化アルミニウム皮膜を極めて短時間に生成する技術として，放電を利用した窒化法に注目している．放電現象を利用することにより，短時間で窒化アルミニウムを生成できることが，これまでの研究でわかってきている．液体窒素中で放電を発生させる表面窒化法をアルミニウムに適用し，窒化アルミニウム皮膜形成における低温液体中放電プラズマの効果を明らかにし，傾斜構造化窒化アルミニウム皮膜の作製方法の確立を目指している．
2021年度は放電により生成された窒化アルミニウム皮膜の各種分析を行った。液体窒素中での放電により生成した窒化アルミニウム皮膜の表面には白色と黒色の物質がそれぞれ生成される。これらについてX線回折装置およびエネルギー分散型X線分光法による分析を行った。これらの結果から，白色の物質はアルミナ，黒色は窒化アルミニウムであることが分かった。また，皮膜断面に対して微小部X線回折を行い，皮膜内部の構造を調査した。この結果，皮膜内部は六方晶の窒化アルミニウムであることが分かった。この結果から，アルミナは表層のみで生成され，内部は窒化アルミニウムであることが明らかとなった。放電時間の影響について調査した結果，－極では窒化物が堆積されるが，放電時間の増加とともに堆積厚さは単調には増加しなかった。放電により窒化アルミニウムが一旦堆積されるが，堆積された窒化アルミニウムに対して再度放電が行われるため，崩壊した可能性がある。なお，＋極においては，時間の増加とともに電極が消耗する傾向が確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
アルミニウム電極を用いた放電実験から，皮膜生成条件および窒化アルミニウム生成に及ぼす極性および放電時間の影響を明らかにすることができた．また，各雰囲気で得られた窒化アルミニウム皮膜の構造を明らかにすることができた。当初研究計画では，各雰囲気中放電プラズマ窒化現象における活性種の調査と有効窒化種の同定をプラズマ発光測定により行う予定であったが，実施できなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は，放電条件の影響および皮膜構造を明らかにすることができた。今後は，製作した装置を用いて，雰囲気を精密に制御した実験を行い，皮膜の構造制御を行うとともに，処理温度が放電プラズマ窒化反応に及ぼす影響を明らかにする。また，昨年度実施できなかったプラズマ発光測定により，有効窒化種の同定を行う予定である．
これらの結果を基に，液体温度が放電プラズマ窒化反応に及ぼす影響および，形成される皮膜の構造と液体温度との関係を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
情報収集のための学会参加等がオンラインであったため，旅費の支出がなくなった．経費削減分は加工観察のための機器に充当する予定である．これにより，より快適に実験ができる環境を構築することができる．
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