大強度パルスイオンビームによる超高硬度材料の創製

使用高强度脉冲离子束创建超硬材料

基本信息

批准号：
10875134
负责人：
八井浄
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

我々が世界で初めて提案した大強度パルスイオンビーム蒸着法(Ion Beam Evaporation:IBE)を用いて、超高硬度材料の創製を、特に薄膜化の観点から研究し、下記の成果を得た。作成を試みた材料は、β-C_3N_4、B_4C、Ti-Al金属間化合物等の超硬度材料である。1)大強度パルスイオンビーム(Light Ion Beam:LIB)をメラミン樹脂ターゲットに照射して高密度プラズマ化し、隣接する基板(Si)上に堆積を試みた。成膜速度は5nm/ショットである事、基板温度を上昇するとCNの三重結合が成長する事、温度上昇と共に窒素の含有量が増大する事、硬度は1GPaである事、薄膜表面のモフォロジーは極めて良好である事、等が判明した。真空中で、基板加熱の有無に関わらず、CN薄膜化に成功した事は世界で初めてである。2)LIBをB_4Cターゲットに照射し、Si(100)基板上に成膜を試みた。薄膜のフーリエ赤外吸収分光による化学結合状態は、B_4C標準資料と同じスペクトルを示し、X線回折ではB_4C構造で結晶化している。ビッカーズ硬さは16GPaで、硬質材料として十分な硬度であり、モフォロジーが良く、剥離の無い、硬質薄膜の作成に成功した。3)LIBをTi-Al合金ターゲットに照射し、基板(ガラス又はSi)上に成膜を試みた。真空中、基板加熱無しで、Ti_3Al膜が作成され、(002)面に配向する事、基板加熱すると(002)面への配向性が強くなる事、等が判明した。

我们使用世界上首次提出的高强度脉冲离子束蒸发方法（IBE）研究了超高硬度材料的创建，尤其是从稀疏膜的角度来看，并实现了以下结果。试图生产的材料是超硬材料，例如β-C_3N_4，B_4C和Ti-Al金属间化合物。 1）将高强度的脉冲离子束（LIB）照射到三聚氰胺树脂靶标上以形成高密度血浆，并尝试对相邻的底物（SI）进行沉积。发现膜的形成速度为5 nm/hot，当底物温度升高时，CN的三键会增长，氮含量随温度升高而增加，硬度为1 GPA，而薄膜的表面非常好。这是世界上第一次在真空中成功转化为CN膜，而不管底物是否加热。 2）将LIB照射到B_4C目标上，并尝试将膜沉积在Si（100）底物上。傅里叶红外吸收光谱的薄膜的化学键合态显示与B_4C标准材料中相同的光谱，并通过X射线衍射与B_4C结构结晶。维克斯（Vickers）的硬度是16 GPA，对于硬材料而言，它足够困难，具有良好的形态，没有脱皮，并且已经成功制作了一部硬薄膜。 3）LIB被Ti-Al合金靶标辐照，并尝试在底物（玻璃或SI）上进行膜。已经发现，TI_3AL膜是在真空中生产的，而无需加热基板并将其定向至（002）平面，并且加热底物会增加对（002）平面的方向。