イオンビームスパッタ蒸着法による金属薄膜のナノトポロジーと耐食性

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560718
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 赤尾 昇 Tohoku University, 大学院・工学研究科, 助手 (80222503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原 信義 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40111257) ; 武藤 泉 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20400278)
• Keywords: 薄膜材料 / 表面形態 / 薄膜組織 / スパッタ蒸着法 / イオンビームアシスト堆積法 / 耐食性 / 不働態皮膜 / ナノメータスケール

Research Abstract

バルク材料のマクロ的な表面粗さと耐食性の関係と同様に, 薄膜材料であってもナノスケールオーダーで凹凸の小さいものは耐食性が良好であり, 凹凸の大きいものは耐食性が低く, 作製方法ばかりではなく薄膜の表面形態により耐食性が変化すると考えられる. しかし, 環境と接する表面の性質や状態と耐食性に関する研究やこれらの結果の系統的な検討はまだ十分に行われてはいない. 本研究の目的は, 薄膜材料の耐食性に影響を与える組成や組織以外の因子を検討するために, ナノメータスケールで表面状態の異なる試料や組織の規定された試料をイオンビームスパッタ蒸着法もしくはイオンビームアシスト堆積法により作製し, 薄膜材料の微視的な表面性状や薄膜組織と耐食性の関係について定量的かっ系統的に検討することとした.
本研究では, 微視的に表面性状の異なる模擬試料を作製するために, デュアルイオンビームスパッタ蒸着(DIBS)装置を用いて, スパッタ蒸発させる被スパッタ粒子の個数やエネルギーを変更することと, アシストイオンソースからの照射角度, 運動エネルギー, フラックス量などの物理的パラメータを変更することで各種の性状を有する試料を作製した. 作製した試料について, 薄膜の結晶構造・組織の評価,薄膜表面および表面皮膜下における原子および化学種の化学結合状態の解析を行い, 不働態皮膜やその下の薄膜素地の原子および化学種の化学結合状態について検討した.