炭素還元法によって作成した炭化ケイ素ウイスカーにおける積層欠陥の生成機構

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(1)積層欠陥の生成挙動SiO_2と炭素を出発原料として炭素還元法によるβ-SiCを合成した場合、固相(炭素)と気相(SiOガス)反応によって積層欠陥が多く存在するウイスカーが生成した。活性を持つ炭素を使用するほど、炭素量を増加するほど、SiOガスの供給速度が増加するほどウイスカーの生成量と積層欠陥の量は増加した。反応速度が積層欠陥生成量を決定する最も重要な因子と考えられる。(2)ウイスカーの成長方向と積層欠陥の導入挙動炭素還元法により合成された大部分のβ-SiCウイスカーはβ-SiCの最密充填面である{111}面がウイスカー成長方向に垂直な方向で積層した構造を取っており、積層欠陥もウイスカー成長方向に垂直な方向に導入されている。また、成長様式が違う二つの異なるタイプのβ-SiCウイスカーが観察された。70.5°傾いて成長したウイスカーの場合、積層欠陥の導入方向はウイスカーの成長方向に垂直な向きを示した。これに対して、成長方向が125.3°傾いて成長したウイスカーの場合は、傾く前の積層欠陥の導入方向(元の成長方向に垂直な向き)をそのまま維持していることが分かった。これはβ-SiCのCSi_4又はSiC_4の正四面体4配位の基本結晶構造と密接な関係があると考えられる。面心立法構造を取るβ-SiCは、面心立法の単位格子の四本の各対角線に垂直な四つの等価な積層面(111),(111),(111),(111)面を持つので、ウイスカー成長面を一つ除外しても、三つ方向で各々109.5°の角度を持つ積層欠陥の生成が可能である。一方、125.3°傾いて成長したウイスカーは、反応系の飽和ガス圧及びSiOガスの発生速度の差によるウイスカー{111}面の成長速度及び積層欠陥の生成速度の増加に起因して、Si-C-SiまたはC-Si-Cの四つの結合方向中の二つの[111],[111]方向のベクトル和である[001]方向で元の成長方向([111])と125.3°傾いて成長したと考えられる。