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アモルファス合金の結晶化温度を上げるための不純物添加による微細構造の制御

通过添加杂质来控制显微组织以提高非晶合金的结晶温度

基本信息

批准号：
05750635
负责人：
岸本堅剛
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Yamaguchi 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

项目摘要

本研究では、物質中において原子をピン止めすること(Pinning)にって、アモルファス合金の結晶化温度を引き上げることを試みた。対象とする材料にFeSi^2を選び、スパッタリング法によりアモルファス構造をもつ薄膜を作製した。膜中においてFe原子よりもSi原子と優先的に結合するGeをピン止めする不純物原子として用いた。実験では、FeSi^2に対してGeをX=0〜20mol%添加したアモルファス薄膜の熱処理を行い、X線回折解析と電気伝導度の測定などにより、結晶化のメカニズムについて調べた。その結果、FeSi^2-Ge薄膜において、結晶化の活性化エネルギーEaはGeの添加量Xとともに単調に増加すること、そして、そのために結晶化温度Tcが上がることがわかった。EaとTcの値は、X=0のとき、Ea=2.2eVおよびTc=420℃、X=20のとき、Ea=2.7eVおよびTc=470℃であり、Geを20mo%添加することにより結晶化温度は約50度上がった。また、セラミックスにおいて結晶粒成長を抑制するためのピン止めの効果について検討した(この場合、試料はバルク体であり結晶化している。)実験では、FeSi^2系セラミックスに不純物としてSiGeをY=0〜30mo1%導入した。SEM、EPMA観察により、添加したSiGeはセラミックス中によく分散しており、そのために結晶粒の成長が抑えられていること、さらに、SiGeの添加量が増加することにしたが FeSi^2の結晶粒径が小さくなることがわかった。ところで、FeSi^2は熱電変換材料であるが、この変換系では熱伝導率が小さいほど変換効率が高くなる。試料の熱伝導率はSiGeの添加量Yとともに減少して、Y=10mol%のときには無添加試料の約80%の値となった。これは、結晶粒界でのフォノン散乱が強くなったことによるものである。FeSi^2熱電材料においてSiGeを添加して結晶粒成長の抑制により性能を改善できることがわかった。

In this study, the crystallization temperature of the alloy was studied. FeSi2 is selected as the material for the imaging, and the film is manufactured by the method of separation. Fe atoms in the film are preferentially combined with Ge atoms. In practice, FeSi2 + Ge + X=0 ~ 20 mol % is added to the film. Heat treatment, X-ray reflection analysis, measurement of electrical conductivity, crystallization, etc. As a result, FeSi2-Ge thin films are crystallized and activated. The amount of Ge added is increased. The crystallization temperature is increased. The crystallization temperature is about 50 ° C or higher. The crystallization temperature is about 50 ° C or higher. The crystallization temperature is about 50 ° C or higher. (In this case, the sample is not crystallized.) FeSi^2 is a pure impurity and SiGe is introduced at Y=0 ~ 30mo1%. SEM, EPMA observation, addition of SiGe into the crystal particle size, dispersion, growth inhibition, SiGe addition increased, the crystal particle size of FeSi2 increased. FeSi^2 is a heat transfer material with a low thermal conductivity and a high thermal conductivity. The thermal conductivity of the sample decreases from Y= 10mol % to Y= 80% without SiGe addition.これは、结晶粒界でのフォノン散乱が强くなったことによるものである。FeSi^2 thermoelectric materials contain SiGe and improve their properties by inhibiting the growth of crystalline particles.