多元系窒化物の化学結合状態と熱的安定性

多元氮化物的化学键态和热稳定性

• 批准号: 05855096
• 负责人: 高橋 昌男
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855096/
• 关键词: 窒化物; 熱処理効果; 結合状態; 分子軌道計算; XPS; AES; XAFS; 価電子数

新しい窒化物の報告が近年増しているが、これらの中で実用に供されているものは少ない。この原因には窒化物合成の困難さに加えて、生成物の熱的安定性が挙げられる。本研究では窒化物の熱的安定性に着目し、実験と理論計算の両面から検討を行った。加熱実験の試料には、超微粒子を分散させたナノ複合体が注目されていることを踏まえ、Si_3N_4-FeN_y系複合膜を用いた。試料はFe/Siの複合ターゲットを用い、窒素雰囲気中での反応性スパッタにより作製した。X線および電子線回折測定およびXAFS測定の結果、生成膜はアモルファス膜であり、鉄の最近接原子は窒素であることが分かった。生成膜をアンモニア中で加熱したところ、300℃では6時間の加熱を行った後でもXRD図形に変化は見られなかったが、500℃ではepsilon-Fe_XNの生成が見られた。Ar中での加熱では、500℃で6時間加熱すると、膜中のはFe/Si比に関係なく、a-Feが生成した。さらに1000℃での加熱では、Fe_3Siとalpha-Feおよびgamma-Feが生成した。Ar中での加熱では明らかに窒素の脱離とそれに続くケイ化反応が考えられ、加熱時の発生ガス分析の結果を現在詳細に検討している。加熱実験と並行して、DV-Xalpha分子軌道計算を行った。第1遷移金属窒化物において、TiNは2930℃に融点を有するが、上述のFeN_yではgamma'-Fe_4Nの680℃を最高により窒素量の多いFeN_yではそれ以下の温度で分解し、この分解温度は価電子数が増加すると低下する。そこで、TiN-MN(M-V,Cr,Mn,Cu,Al)系のモデルクラスターでMO計算を行った。その結果、価電子数の増加に伴いTi-M間の結合次数の低下が見られ、このことが分解温度の低下と相関があるのではないかと考えられる。従って、多元系窒化物の熱的安定性を保つためには、価電子数が増大しないように端成分の組み合わせをする必要があることが分かった。

The report on new products has been increasing in recent years. The reason for this is the difficulty in synthesis of compounds and the thermal stability of products. In this study, the thermal stability of compounds is investigated and theoretical calculations are carried out. In addition, the Si_3N_4-FeN_y composite films were prepared by heating the samples and dispersing the ultrafine particles. Sample Fe/Si composite material used in the middle of the reaction, the element of the reaction material in the reaction X-ray and electron beam reflection measurements and XAFS measurements result in the formation of a film, the closest atom of iron, and the separation of iron. After heating for 6 hours at 300 ℃, the film was formed. After heating for 6 hours at 300℃, the film was formed. The film was formed at 500℃. Heating in Ar, heating at 500℃ for 6 hours, Fe/Si ratio in the film, a-Fe formation When heated at 1000℃, Fe_3Si and alpha-Fe and gamma-Fe are formed. The separation of oxygen from the atmosphere during heating in Ar and the reaction of oxygen to oxygen in Ar are examined, and the results of the analysis of production during heating are now discussed in detail. Heating and DV-Xalpha molecular orbital calculations are performed in parallel. The melting point of TiN is 2930℃. The FeN_y, gamma'-Fe_4N and FeN_y are the highest at 680℃. The FeN_y content is higher at the following temperatures. Mo calculation of TiN-MN(M-V,Cr,Mn,Cu,Al) system is carried out. As a result, the increase in the number of electrons is accompanied by the decrease in the number of Ti-M bonds. To maintain the thermal stability of the compound, it is necessary to increase the number of electrons in the end composition.

项目成果

M.Tabuchi,M.Takahashi and F.Kanamaru: "Relation between magnetic transition temperature and magnetic moment for manganese nitrides MnN_y(0<y<1)" J.Alloys and Compounds,. (印刷中).

M. Tabuchi、M. Takahashi 和 F. Kanamaru：“氮化锰 MnN_y(0<y<1) 的磁转变温度与磁矩之间的关系”J.合金与化合物，（出版中）。