プラズマCVD法によるアモルファスセラミックス薄膜の合成と評価

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最近、B-C-N系セラミックスの優れた熱的・化学的・機械的・電気的性質が明らかになって来ているが、本研究では、B(ボロン)を含むB-C-N系アモルファスセラミックス膜をプラズマCVD法により400℃以下での低温で合成し、その基礎的な性質について明らかにした。63年度は、62年度で行ったB-NおよびB-Cの二成分系に引続き、B-C-N三成分系について行った。薄膜の生成に及ぼす水素流量の影響としては、析出速度、ビッカース硬さ(Hv)が水素流量の増加に伴い急激に増大し、100SCCM(=cm^3/min)で最大値を示した。合成したBCxNy膜の電子線回析パターンからも、水素が100SCCMの場合にのみ、六方晶の微結晶生成が顕著に見られ、この範囲で生成するセラミックス膜の性質に及ぼす水素流量の影響の大きさが確認された。また、BC_<0.61>N_<0.70>組成の三成分系膜の電導度の温度依存性は、室温から200℃の間で10^<-5>〜10^<-12>程度の低い値となり、BN_<1.04>膜(σ〜10^<-13>Ω^<-1>cm^<-1>:室温)B_<4.17>C膜(σ〜10^<-10>Ω^<-1>cm^<-1>:室温)等の二成分系膜に比べ高い絶縁性を示した。これは、バルク状BCNセラミックスと同様に、各原子がSP^3配置に近い電子構造を取っているためと考えられる。また、他の高ホウ化物と同様に、電導度の温度依存性はT^<-1/4>に比例した。以上、本研究から以下の点が判明した。(1)プラズマCVD法による400℃以下の合成では、B-C-N三成分系において広い範囲で非結晶薄膜の生成が見られた。(2)三成分系のBC_<0.61>N_<0.70>膜の電導度はそれぞれの二成分系よりも低く、優れた絶縁性を示した。(3)水素流量の変化は、膜の析出速度、構造、微小硬度に大きな影響を及ぼし、90SCCM付近で析出速度、微小硬度に最大値が観測され、六方晶微結晶の生成が見られた。(4)生成する膜の粗成は、同組成の原料ガス流量及びRFパワーの増大に伴いB成分が増加した。