CVD/高圧複合プロセスによる機能性材料の創製

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化学気相蒸着(CVD)法によって作成したアモルファス3元系セラミックスに超高圧・高温を加えて得られる超硬質、高靭性のナノコンポジットにおける結合状態をX線エミッションスペクトルから調べた。乱層構造を持つ窒化ほう素(t-BN)とアモルファス窒化ケイ素とのコンポジットについて測定したほう素のKαX線エミッションスペクトルは、以下のようにほう素に関する結合状態の情報を与えた。第1に高圧処理によりスペクトルの主ピークに位置が6.86〜6.87nmから6.81〜6.83nmにシフトするが、それはほう素単体のものとは異なり、立方晶型窒化ほう素の主ピーク位置に近いため、ほう素は高圧処理前の3配位結合から変化して4配位結合になっていることが明らかとなった。第2に3配位ほう素を反映する短波長側のサテライトが高圧処理後は消失するが、これは第1の点を支持するものである。第3に、ほう素に配位する元素の種類を反映する長波長側サテライトには、その位置に変化が生じないことから、配位する元素は高圧処理前と変わらず窒素のみであることが判明した。以上の状況は窒化ケイ素の分量が変わっても、また、窒化ケイ素がアモルファスであっても結晶(β型)であっても認められたが、ピーク位置がわずかながらずれたものとなってくる。窒化ケイ素の状態の違いが、高圧処理後のコンポジットの結合状態に効いていることは明らかである。事実、微小硬度は窒化ケイ素の分量と状態によって異なる。