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ナノパルスプラズマCVDによる立方晶窒化硼素膜の合成

纳脉冲等离子体CVD合成立方氮化硼薄膜

基本信息

批准号：
06J05784
负责人：
齊藤雅典 (2006, 2008)
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

ボランアンモニアを原料としてナノパルスプラズマCVD法により窒化硼素(Boron Nitride:BN)膜の合成を行った.合成した膜の組成,結合構造,表面性状,摺動特性及び耐熱性の評価を行った.合成されたBN膜をフーリエ変換赤外分光及びX線回折により構造分析を行ったところ,原子数個程度の連続性を持つsp2構造を有するアモルファス構造の水素化窒化硼素膜であることを明らかにした.表面粗さはRa0.5nm以下であり平滑な表面を有している.合成時の基板温度を500℃まで変化させて合成を行ったところ,基板温度が高くなるほど膜中の水素量が減少し硬さが上昇し,400℃で合成した膜は16GPaの硬さであった.それ同時に耐摩耗性も向上し300℃以上で合成した膜はSUJ2ボールとの摺動において比摩耗量が6×10mm3/N・mと高い耐摩耗性を示した.またこれらの膜の水滴接触角は30〜60°であった.合成したBN膜を500℃の空気雰囲気下で1時間の加熱処理を行い,処理前後の質量変化はほとんどなく,耐熱性を有するBN膜を合成することができた.さらに外部プラズマ生成源として内部アンテナ型のICP(Inductively Coupled Plasma)電極を利用しての合成を行った.合成された膜はナノウォール状の構造をしており摩擦係数は0.3〜0.4と低く,その複雑な表面形状により静的水滴接触角が120°程度と高い撥水性を示しか.これらの結果よりナノパルスプラズマCVD法が硬質アモルファスBN膜の合成に有効であることを示した.

Synthesis of Boron Nitride (BN) Film by CVD Method. Evaluation of composite film composition, bonding structure, surface properties, flexural properties and heat resistance. Synthesis of BN film by infrared spectroscopy and X-ray reflection structural analysis, atomic degree of connectivity, sp2 structure, structure and hydration of BN film. Surface roughness Ra0.5nm or less smooth surface roughness Ra0.5nm or less. During synthesis, the substrate temperature was changed from 500℃ to 500 ℃. When the substrate temperature was increased, the water content in the film decreased and the hardness increased. When the substrate temperature was increased, the hardness of the film increased to 16GPa. At the same time, the friction resistance is higher than 300℃, and the specific friction loss of the composite film is 6×10 mm3/N·m. The contact angle of water droplets on the film is 30 ~ 60°. The BN film was synthesized at 500℃ and heated for 1 hour in the air. The quality of BN film before and after heat treatment changed. The heat resistance of BN film was improved. The ICP(Inductively Coupled Plasma) electrode is used to synthesize the plasma from the external source. The composite film has a small friction coefficient of 0.3 ~ 0.4 and a low friction coefficient. The composite film has a static contact angle of 120° and a high water repellency. The result is that the CVD method is effective in synthesizing BN films.