2002 Fiscal Year Annual Research Report

パルスイオンビームアブレーションを用いた超高硬度材料の作製

Research Project

Project/Area Number	12450280
Research Institution	Nagaoka University of Technology
Principal Investigator	八井浄長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 教授 (80029454)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	江偉華長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (90234682) 原田信弘長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80134849) 斎藤秀俊長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (80250984) 今田剛長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (60262466) 末松久幸長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (30222045)
Keywords	超高硬度材料 / 薄膜化 / プラズマ計測 / 超高圧力 / 大強度パルス軽イオンビーム / パルスイオンビーム蒸着法 / アブレーションプラズマ / 表面改質
Research Abstract	1.熱伝導シミュレーションによる成膜時の基板温度評価大強度パルスイオンビーム蒸着法(Intense Pulsed Ion-beam Evaporation : IBE法)では、炭化ホウ素(B_4C)のように高硬度で結晶化し難い材料を、室温で容易に結晶化できる。これは、イオンビームにより放出されるアブレーションプラズマが基板に与える影響が大きいためと推察される。そこで、アブレーションプラズマの挙動を高速度カメラで計測すると共に、基板に与える熱量をシミュレーションから求めた。高速度カメラの計測により、アブレーションプラズマは基板上に30μs程度滞在することが判明した。そして、基板上の温度は、アブレーションプラズマによって800℃程度まで上昇することが導出された。従って、アブレーションプラズマが基板に与える熱量が大きいために、室温で結晶化した薄膜を作製できることが判明した。 2.高配向グラファイトへのパルスイオンビーム照射効果炭素は、グラファイト、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素(Diamond-like-carbon : DLC)などの同素体を持つ材料である。これらの構造を決定するSP^2およびSP^3結合の比率は、温度や圧力によって変化することが知られている。そこで、高配向グラファイト(Highly Oriented Pyrolytic Graphite : HOPG)に大強度パルスイオンビームを照射し、高温・高圧状態を作り出すことで表面改質を試みた。実験では、エネルギー密度〜100J/cm^2のイオンビームをHOPGに照射した。その結果、HOPGの表面には、直径〜1μmの球状もしくは柱状の粒子が多数存在することが確認できた。従って、HOPGの表面はイオンビームの照射によって一度液化したと考えられる。炭素は高温(〜5000K)そして高圧力(〜11MPa)下で液化するので、HOPGの表面もイオンビームの照射によって同様の状態になったと推察される。

Research Products
(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] H.Suematsu, K.Kitajima, I.Ruiz, M.Takeda, T.Suzuki, W.Jiang, K.Yatsui: "Thermoelectric Properties of Crystalline Boron Carbide Thin Films Prepared by Ion-Beam Evaporation"Thin Solid Films. 407(1-2). 132-135 (2002)
[Publications] K.Kashine, M.Yazawa, N.Harada, W.Jiang, K.Yatsui: "Foil Acceleration of Double-Layer Target by Intense Pulsed Ion Beam Ablation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(6A). 4014-4018 (2002)
[Publications] S.Kitayama, F.Endo, T.Suzuki, H.Suematsu, W.Jiang, K.Yatsui: "Characteristics of Deposition Process of Thin Films by Ion-Beam Evaporation"Proceedings on Physics and Applications of High Energy Density Plasmas -Extreme State driven by Pulsed Electromagnetic Energy -. NIFS-PROC-51. 178-187 (2002)
[Publications] K.Kashine, T.Suzuki, H.Suematsu, W.Jiang, K.Yatsui: "Surface Modification of Graphite Targets by Intense Pulsed Ion Beam Irradiation"Proceedings of 3^<rd> International Symposium on Pulsed Power and Plasma Applications. 141-144 (2002)
[Publications] W.Jiang, S.Kitayama, T.Suzuki, H.Suematsu, K.Yatsui: "Ablation Plasma Generated by Pulsed Ion Beam Evaporation"Proc. 14^<th> Int'l Conf. High-Power Particle Beams. 449-452 (2002)
[Publications] 樫根健史, 鈴木常生, 末松久幸, 江偉華, 八井浄: "高配向グラファイトへのパルスイオンビーム照射効果"電気学会パルスパワー研究会資料. PPT-03-8. 43-47 (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

パルスイオンビームアブレーションを用いた超高硬度材料の作製

Principal Investigator

八井 浄 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 教授 (80029454)

Research Products

[Publications] H.Suematsu, K.Kitajima, I.Ruiz, M.Takeda, T.Suzuki, W.Jiang, K.Yatsui: "Thermoelectric Properties of Crystalline Boron Carbide Thin Films Prepared by Ion-Beam Evaporation"Thin Solid Films. 407(1-2). 132-135 (2002)

[Publications] K.Kashine, M.Yazawa, N.Harada, W.Jiang, K.Yatsui: "Foil Acceleration of Double-Layer Target by Intense Pulsed Ion Beam Ablation"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(6A). 4014-4018 (2002)

[Publications] K.Kashine, T.Suzuki, H.Suematsu, W.Jiang, K.Yatsui: "Surface Modification of Graphite Targets by Intense Pulsed Ion Beam Irradiation"Proceedings of 3^<rd> International Symposium on Pulsed Power and Plasma Applications. 141-144 (2002)

[Publications] W.Jiang, S.Kitayama, T.Suzuki, H.Suematsu, K.Yatsui: "Ablation Plasma Generated by Pulsed Ion Beam Evaporation"Proc. 14^<th> Int'l Conf. High-Power Particle Beams. 449-452 (2002)

[Publications] 樫根健史, 鈴木常生, 末松久幸, 江 偉華, 八井 浄: "高配向グラファイトへのパルスイオンビーム照射効果"電気学会パルスパワー研究会資料. PPT-03-8. 43-47 (2003)

八井浄長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 教授 (80029454)

[Publications] 樫根健史, 鈴木常生, 末松久幸, 江偉華, 八井浄: "高配向グラファイトへのパルスイオンビーム照射効果"電気学会パルスパワー研究会資料. PPT-03-8. 43-47 (2003)