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金属窒化反応における水素の特異挙動

氢在金属氮化反应中的特殊行为

基本信息

批准号：
10875148
负责人：
冨井洋一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度にて遂行された小研究項目に引き続き、さらに得られた成果を発展させ、以下に示す新たな研究成果を得た。1.プラズマ窒化の時の反応ガスN2に水素ガスを添加すると、形成される窒化層厚みに比例してNHラディカルの定量的検出がなされた。2.最適の窒化条件は、H2/N2比が3/7から4/6であった。3.形成された窒化層の厚さは基板温度1400℃、300torr.の条件では5時間で200μmを越えた厚膜の形成が認められた。この場合水素添加がない時は、その形成速度は極端に遅く、同条件で1/3以下であった。4.しかしながら厚膜形成の場合、微小部X線元素回折によって断面方向の結晶構造を調べ、本研究で開発されたチタンと窒素の分離ソフトの使用による微小部X線元素分析によって、化合物中の窒素を定量した結果、化学量論組成に近いTiN層はごく表面の20μm以内でのみ検出された。5.TiN層の内部には窒素を20から30%含むα相であった。その境界では、準安定層のTi2Nが確実に検出された。6.ERDAおよびSIMSの水素分析によれば、水素の分布は、窒素の分布に比例せず、むしろTiNの確実な表面近傍では、極端に水素濃度の低いことが見出された。7.微小硬度測定の結果は、窒化物の形成に比例し、窒素の濃度と比較的良く一致した。8.表面直下に見出されたテトラゴンに近い形状のボイドは、水素の添加によってより顕著に現れるが、チタンのグレイン方位と明確な関係を有していた。(ファセットボイド)以下の研究成果から、略、水素の窒化促進効果は実験的に確実なものといえるが、そのさらに詳しい原子論的な窒化物形成時の機構を明らかにすべく考察を進めている。幾つかのスペキュレーションがなされ、最も実験事実を説明し得るモデルが、国際会議で発表された。現在、報告書にこれらのスペキュレーションを含む最終的な計算を行っており、かなりの成果が得られたと考えている。

The results of the previous year's small research project are shown below. 1. The ratio of N2 to NH3 is determined by the addition of NH3 to NH3. 2. The optimum conditions for the transformation were: H2/N2 ratio 3/7 4/6. 3. The thickness of the thin film formed on the substrate was 1400℃ and 300 torr. The thickness of the thin film formed on the substrate was 200μm for 5 days. When water element is added, the formation speed is extreme, and the same condition is less than 1/3. 4. In case of thick film formation, crystal structure adjustment in cross section direction by X-ray element reflection in micro-part, the application of X-ray element analysis in micro-part, quantitative results of element in compound, chemical quantitative analysis of TiN layer within 20μm of surface. 5. The internal phase of TiN layer is 20 - 30% α-phase. The Ti2N in the quasi-stable layer is detected accurately. 6. The water element analysis of ERDA and SIMS shows that the distribution of water element, the distribution of water element, the proportion of water element, the accuracy of TiN near the surface, and the low concentration of extreme water element are observed. 7. The results of microhardness measurement are in good agreement with those of chemical formation ratio and chemical concentration comparison. 8. The surface is directly under the surface of the ground. The shape of the ground is close to the ground. The addition of water element is close to the ground. The position of the ground is clear. The following research results include the investigation of the mechanism for the formation of chemical compounds in atomic theory. A number of international conferences and meetings were held. Now, the report contains the final calculations and results.