新しい酸化物系ナノコンポジット膜の創製-次世代型硬質保護膜の開発を目指して-

新型氧化物纳米复合薄膜的诞生 - 旨在开发下一代硬质保护膜 -

基本信息

批准号：
19656190
负责人：
野瀬正照
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Toyama
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

1.Al-O-N/C系ナノコンポジット膜の作製と評価Al-O-NにCを複合化したナノコンポジット膜の作製を試みたが、AlON膜が成膜可能なガス圧条件ではC側の電源電圧が600Vを超えてしまい、電源の保護回路が働き放電ができなかった。各種の対策をとってみたが、結局、当初計画のAlON/a-C複合膜は作製ができなかった。2.Al-O-N膜の微細構造制御と特性の向上(1)膜の分析:Al_2O_3ターゲットを用いて,基板温度を〜200℃,Arガス流量を10sccm, N_2ガス流量を30sccmの条件下で作製した薄膜をEPMAで分析した結果, Al: 42.9at.%, O_2: 25.Oat.%, N_2: 32.1at.%であり,AlON膜が形成されることがわかった。(2)ガス流量の影響:Arガス流量を10sccmに固定し, N_2ガス流量を0〜40sccm,基板温度をRT〜300℃に変化させた条件下で作製した薄膜は、基板温度及びN_2ガス流量が増加するにつれて、アモルファスからナノ結晶からなる繊維状組織に変化することがわかった。(3)薄膜の結晶構造:菱面体もしくは六方晶に近い構造のAlON膜であることを明らかにした。(4)基板バイアス影響:適切な基板バイアスを印加した試料の機械的性質を調べた結果、40GPaの超高硬度が得られた。XRD回折ピークから,AlNに近い結晶構造に変化するとともに、結晶子サイズは若干大きくなるものの、依然として数nmの微結晶からなる膜であることがわかった。以上のことから、当初の目標に沿った「新しい酸化物系ナノコンポジット膜」が得られたものと考えられる。

1. Al-O-N/C 纳米复合薄膜的制备和评价我们尝试制作 C 与 Al-O-N 结合的纳米复合薄膜，但在允许 AlON 薄膜形成的气压条件下，C 侧的电源电压为过低超过600V，电源的保护电路被激活，防止放电。尽管采取了各种措施，但最终还是未能按原计划制备出AlON/a-C复合膜。 2. Al-O-N 薄膜的精细结构控制和性能改善 (1) 薄膜分析：使用 Al_2O_3 靶材在基板温度~200℃、Ar 气体流量 10 sccm、N_2 气体流量 30 的条件下制作薄膜的EPMA分析结果为，Al：42.9at.%，O_2：25.Oat.%，N_2：发现AlON膜以32.1at.％形成。 (2) 气体流量的影响：在 Ar 气体流量固定为 10 sccm，N_2 气体流量从 0 到 40 sccm 变化，衬底温度从 RT 变化到300℃下,衬底温度和N_2气体流量的影响发现,随着用量的增加,结构由非晶态转变为由纳米晶组成的纤维状结构。 (3)薄膜的晶体结构：AlON膜具有接近菱面体或六方晶的结构。 (4)基体偏置效应：在施加适当基体偏置的情况下检查样品的机械性能，结果获得了40GPa的超高硬度。从XRD衍射峰可以看出，虽然晶体结构变为类似于AlN的晶体结构，微晶尺寸略有增大，但仍然是由数纳米微晶组成的薄膜。综上所述，认为获得了符合最初目标的“新型氧化物基纳米复合薄膜”。