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イオンビーム照射を導入した化学蒸着法にる立方晶窒化ホウ素単結晶粒の大型化

利用离子束辐照化学气相沉积法增大立方氮化硼单晶晶粒

基本信息

批准号：
06750751
负责人：
斉藤秀俊
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

化学蒸着装置内で基板に対してイオン照射を行ない、樹枝状に集合した六方晶窒化ホウ素(h-BN)と膜状のアモルファスBNを得た。目的とした立方晶窒化ホウ素は得られなかったが、400℃程度の比較的低い基板温度でh-BN結晶が得られたこと、アモルファスBN膜はバルクのc-BNより硬く、さらにSi基板に強固に密着しているといった新しい知見を得た。早速、工具メーカーより研究協力の打診を得た。得られた試料がBNであることはオ-ジエ電子分光法、X線光電子分光法および赤外線吸収分光法で確認した。樹枝状に集合したh-BNは、比較的結晶性がいいことからE_<1u>格子振動に対する明確なラマン散乱ピークを示し、透過型電子顕微鏡法の結果から数十nm程度の微細結晶であることがわかった。一方、アモルファスBNは3μm程度の膜厚を有し、ラマン散乱を示さず、高分解能観察でも全く対称性のない構造をもつことが確認された。基板温度を300℃-600℃まで変化させると、低温ではh-BNが優先的に成長し、高温ではアモルファスBNが優先的に成長することがわかった。膜厚3μmのアモルファスBNのヌープ硬さは60GPa-80GPaに達した。これは同じ条件で測定したバルクc-BNの54GPaやダイヤモンド様炭素(DLC)膜の35-40GPaを越える。さらに、半径0.2mmのダイヤモンドコーンを備えた微小スクラッチ試験機でひっかき試験をしたところ、20Nの荷重でも膜が全く破壊されないことが明かとなった。これ以上の荷重をかけるとSi基板が破壊されるし、同じ試験機でDLC膜を試験すると17N程度で破壊する。この結果は、ハードコーティングに実用化されているDLC膜より、得られたBN膜の方が応用範囲の広がる可能性を示唆しており、興味をもった工具メーカーより研究協力の打診があった。本研究成果は第42回春季応用物理学関連連合講演会で速報される。

In the chemical vapor deposition apparatus, the substrate is irradiated, the dendritic aggregate is hexagonal, and the film is formed. The purpose of this study is to obtain a cubic BN film on a Si substrate at a relatively low substrate temperature of about 400℃, and to obtain a BN film on a relatively low substrate temperature at about 400 ℃. Early speed, tools, research, cooperation and diagnosis. The results were confirmed by electron spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and infrared absorption spectroscopy. Dendritic aggregation of h-BN, comparative crystallinity<1u>, clear scattering, transmission electron microscopy results in fine crystals of tens of nm The film thickness of BN is about 3μm, the scattering is displayed, and the high resolution energy is detected. The structure of BN is confirmed. Substrate temperature: 300℃-600℃, low temperature: h-BN preferred growth, high temperature: BN preferred growth. The film thickness is 3μm, and the hardness of BN is 60GPa-80GPa. The carbon (DLC) film of 54GPa and 35-40GPa was measured under the same conditions. For example, the radius of 0.2 mm and the diameter of the film are small and the test machine is small and the load of 20N is small. The Si substrate was damaged by the above load, and the DLC film was damaged by the same test machine. The result is that the DLC film can be used in the production of BN films. The results of this study will be presented at the 42nd Spring Conference on Applied Physics.