| 研究課題/領域番号 |
25709069
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
伊藤 暁彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20451635)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 化学気相析出 / レーザー工学 / セラミックス / コーティング / 配向制御 |
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| 研究実績の概要 |
化学気相析出法は、気相からの析出反応により基材をコーティングする手法であり、合成温度や炉内圧力を変化させることで、多彩な構造制御が可能である。被覆性が高いことから、実用コーティング法として幅広く使用される。
本研究課題は、従来の熱プロセスでは難しいが、レーザー反応場で活性化した化学気相析出プロセスに高過飽和原料蒸気を導入することで、セラミックスコーティングプロセスにおける気相からの完全配向成長技術を達成し、気相成長の学理を追究することを目的とする。具体的には、多結晶基板上への完全c軸配向アルミナ (α-Al2O3) 膜の合成プロセスを確立し、究極の配向成長である単結晶厚膜の気相成長を実現する。
これまで多結晶AlN基板上へのα-Al2O3の合成実験において、種々の合成条件 (成膜温度、成膜雰囲気、成膜圧力、原料気化温度、キャリアガス流量) でα-Al2O3膜を合成し、これらが膜の結晶相や配向性、微細組織に与える影響を調べてきた。そして、供給原料の過飽和度が、配向成長に与える影響が顕著であることを明らかにした。本年度は、研究をTiO2やZrO2およびこれらとAl2O3とのコンポジット材料に展開し、レーザー反応場において羽毛状組織や樹枝状組織を有する特異なナノ構造を持つコーティング膜が得られることを明らかにした。これら得られた膜の電子顕微鏡観察を通じて、レーザー反応場における気相成長を議論するための知見を蓄積した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
対象材料をα-Al2O3からTiO2, ZrO2およびこれらのコンポジットに拡げて研究を展開できた。さらに、これらの材料とAl2O3とのコンポジット材料にも研究を進め、レーザー反応場において羽毛状組織や樹枝状組織を有する特異なナノ構造を持つコーティング膜が得られることを明らかにした。
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| 今後の研究の推進方策 |
配向制御したα-Al2O3およびコンポジット膜を合成する。レーザー照射や原料供給が気相成長に与える影響について詳細に議論する。レーザー反応場における高速化学気相析出・配向成長プロセスを、結晶成長論と照らし合わせながら解明する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
試料合成に用いる有機金属原料の費用が抑えられたことと、現有装置で十分な成果が得られつつあったことから、次年度使用額が生じた。研究は順調に遂行しており、来年度に執行した方が研究が円滑に遂行できると判断したためである。
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| 次年度使用額の使用計画 |
本研究課題の総括に向けて、平成27年度は合成実験をより網羅的に行う計画である。そのため、平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。
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