ボロン・炭素・窒素系コーティングのトライボロジー特性

硼/碳/氮涂层的摩擦学性能

• 批准号: 03F00219
• 负责人: 加藤 康司
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00219/
• 关键词: ボロン・炭素・窒素系膜; 窒化炭素膜; 摩擦; 摩耗; イオンビームミキシング; ナノ硬度; 表面粗さ; シリコンウエハ

ボロン(B),炭素(C),窒素(N)の化合物は,合成法によりグラファイトやダイヤモンドの構造形態を有する.それ故,グラファイト特有の低摩擦力の発生とダイヤモンド特有の硬質材料としての耐摩耗性が期待されている.このような背景に基づき,本研究はイオンビームミキシング装置を用いてBCNコーティングの成膜を行い,様々な相手材料及び種々の環境下におけるトライボロジー特性を整理したデータベースを構築するとともにトライボ材料としてのBCNコーティングの実用化の指針を得る事を目的としている.1年目の本年は,成膜されるBCNコーティングの表面粗さとナノ硬さに及ぼす成膜条件(成膜時の加速電流,加速電圧,成膜速度を変化させた20組の成膜条件)の影響を実験的に明らかにし,実用上有益なBCNコーティングのための成膜条件を明らかにする.具体的には,イオンビームミキシシグ装置を用いてシリコンウエハ上に20組の成膜条件(加速電流密度,加速電圧,成膜速度)でBCNの成膜を行ないナノインデンタ及びAFMを用いて被膜のナノ硬度と表面粗さの測定を行った.その結果,成膜速度の増加に伴いBCNコーティングの表面粗さが増加し,ナノ硬さが減少する事が明らかにされた.さらに,加速電庄の値により形成されるBCNコーティングのナノ硬さに及ばずイオン電流密度の影響が変化することを実験的に明らかにした.具体的には,1.0kVの加速電庄を用いた場合,形成されるBCNコーティングのナノ硬さは,加速電流密度の増加に伴い増加し,1.5kVの加速電圧を用いた場合,形成されるBCNコーティングのナノ硬さは,加速電流密度の増加に伴い減少する事が明らかにされた.本実験の結果,加速電圧2.0kV,加速電流密度60μA/cm^2,成膜速度5Å/sの条件において最も高い硬度(104.87Gpa)を有するBCN膜が形成された.

ボロン(B), carbon(C), styrene(N) compounds, synthesis methodによりグラファイトやダイヤモンドのstructural formをBecause of this, we expect the low friction and wear resistance of グラファイト due to its unique hard material.されている.このようなBackgroundにbasedづき,This study used はイオンビームミキシングdevices using いてBCNコーティングのFilm-forming を line, 様々なhand material and びkind 々の environment におけるトライボロジーcharacteristics を finishing したデータベースを construction するとともにトライボ Materials としてのBCNコーティングの実用化のPointerをgetる事をpurposeとしている.1st year no book Year は, BCN コーティングの surface roughness さとナノ hard さに and ぼす film formation conditions (acceleration current during film formation, acceleration voltage , the influence of the film formation speed of the 20 sets of film formation conditions) is beneficial to the use of を実験's に明らかにし, 実 is beneficial to use なBCNコーティングThe film forming conditions of the film are clear. The specific film forming conditions are the same as the film forming conditions. The set of film-forming conditions (acceleration current density, acceleration voltage, film-formation speed) is used for BCN film-forming equipment and AFM. The film hardness and surface roughness were measured and the film forming speed was increased and the surface roughness was increased. Rough さがincrease し, ナノhard さが reduce する事が明らかにされた.さらに, accelerate the electric village の値 により formation されるBCNコーに明らかにした. Specific には, 1 When the .0kV accelerating electric current is used, the BCN hardness is formed, and the accelerating current density is increased. When the accelerating electric voltage of 1.5kV is used, it will form a hard, accelerating current density. The result of the increase of the increase in the intensity of the increase in the intensity of the increase in the intensity of the increase in voltage was 2.0 kV, and the acceleration current density was 60 μA/cm. ^2, the film formation speed is 5Å/s and the BCN film is formed based on the highest hardness (104.87Gpa).