ダイヤモンドとセラミックスのハイブリッド薄膜合成

本研究では高機能化したダイヤモンド薄膜を開発するために、セラミックスを耐酸化保護膜として活用したハイブリッド薄膜を開発している。本年度は、ダイヤモンドの高温下における酸化速度を定量的に検討し、耐酸化消耗性に対するセラミックス膜の影響を明らかにした。CVDダイヤモンド薄膜の酸化速度は高圧法ダイヤモンド粒子の酸化速度に比べて著しく大きいことが分かった。CVDダイヤモンド薄膜は多結晶ダイヤモンド膜であり、高圧法ダイヤモンド粒子に比べてグレインサイズが極めて小さいことが酸化速度の大きい原因の一つと考えられた。反応プロファイルもダイヤの種類によって依存し、CVDダイヤモンド薄膜の場合は0次反応に近く、高圧法ダイヤモンド粒子の場合は未反応殻モデルでほぼ整理できた。一方、セラミックスを積層させた場合、SiCおよびSiCNを積層させたいずれのハイブリッド膜においても700℃の反応温度では、ほとんど酸化が認められなかった。すなわち、積層したセラミックス膜が酸化を顕著に抑制していることが分かった。特に、SiCN膜をコートしたハイブリッド膜の耐酸化消耗性は著しく高く、800℃の反応温度でもほとんど変化が認められなかった。本研究により、高温酸化雰囲気下でのダイヤモンド薄膜利用の可能性を見出すことが出来た。

本研究では高機能化したダイヤモンド薄膜を開発するために、セラミックスを耐酸化保護膜として活用したハイブリッド薄膜を開発している。本年度は、ダイヤモンドの高温下における酸化速度を定量的に検討し、耐酸化消耗性に対するセラミックス膜の影響を明らかにした。CVDダイヤモンド薄膜の酸化速度は高圧法ダイヤモンド粒子の酸化速度に比べて著しく大きいことが分かった。CVDダイヤモンド薄膜は多結晶ダイヤモンド膜であり、高圧法ダイヤモンド粒子に比べてグレインサイズが極めて小さいことが酸化速度の大きい原因の一つと考えられた。反応プロファイルもダイヤの種類によって依存し、CVDダイヤモンド薄膜の場合は0次反応に近く、高圧法ダイヤモンド粒子の場合は未反応殻モデルでほぼ整理できた。一方、セラミックスを積層させた場合、SiCおよびSiCNを積層させたいずれのハイブリッド膜においても700℃の反応温度では、ほとんど酸化が認められなかった。すなわち、積層したセラミックス膜が酸化を顕著に抑制していることが分かった。特に、SiCN膜をコートしたハイブリッド膜の耐酸化消耗性は著しく高く、800℃の反応温度でもほとんど変化が認められなかった。本研究により、高温酸化雰囲気下でのダイヤモンド薄膜利用の可能性を見出すことが出来た。