| 研究課題/領域番号 |
62430015
|
|---|
| 研究種目 |
一般研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究分野 |
無機工業化学・無機材料工学
|
|---|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
山科 俊郎 北海道大学, 工学部, 教授 (40001193)
|
|---|
| 研究分担者 |
福田 伸 北海道大学, 工学部, 助手 (30189948)
広畑 優子 北海道大学, 工学部, 助手 (00189896)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1987 – 1989
|
| キーワード | プラズマ / セラミックス / 表面改質 / 薄膜 / プラズマ診断 / プラズマ窒化 / ガス窒化 / 発光スペクトル |
|---|
| 研究概要 |
昭和62年度および63年度において、プラズマパラメ-タ-を制御できるECRプラズマ成膜装置を開発・製作した。プラズマ診断系としてプラズマの発光スペクトルを測る分光器およびプラズマ電子密度・温度を測る静電プロ-ブ系を完備した。また、サンプルホルダ-に加熱機構を取り付けるとともに、バイアス電位も印加できるようにした。
昭和63年度から平成元年度まで、セラミック・コ-ティング膜としてIVA属の遷移金属(Zr、Ta、Ti)の窒化に焦点をおいて、窒素プラズマ条件およびサンプル条件を変えて窒化実験をした。窒化された試料の組成をオ-ジェ電子分光法、硬度変化をヌ-プ硬度計で調べた。また、プラズマ状態を分光器および静電プロ-ブ系で計測した。プラズマにより窒化した場合と単にガス窒化した場合との比較も行った。
プラズマ窒化では、通常のガス窒化に比べて窒化が大きく進行すること、特に比較的低温(500〜600℃)でも窒化が起こることが分った。低い放電圧力下では電子温度が比較的高く、そのため窒素ラジカルよりも窒素イオン種の方が相対的に多かった。このような低圧放電プラズマを用いると、ガス窒化に比べて著しく窒化が進行した。この結果、イオン種が窒化に効果的であることが分った。さらに、バイアスを印加してイオン種を増やして実験すると、より窒化が進行することが分った。
本研究では、従来窒化には窒素ラジカルが有効であると信じられてきたが、イオン種の方が効果的であることを明らかにした。また、プラズマを制御してイオン種の増加させるならより窒化を進行させられることを示した。
|
