ダイヤモンドとセラミックスのハイブリッド薄膜合成

金刚石和陶瓷的杂化薄膜合成

• 批准号: 10137207
• 负责人: 宝田 恭之
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10137207/
• 关键词: ダイヤモンド; セラミックス; 気相合成; 薄膜; 酸化

高機能ダイヤモンド薄膜の開発を目的として、セラミックス膜を耐酸化保護膜として活用したダイヤモンド/セラミックスのハイブリッド薄膜の合成を検討した。すなわち、我々が既に開発した流動層前処理法を利用することにより結晶性の高いダイヤモンド膜をシリコンウエハー上に合成し、更にダイヤモンド表面上にSiC膜等のセラミックスを積層させた。各種の試料を600〜1000℃の温度範囲で空気による酸化実験を行った。ダイヤモンド/セラミックスのハイブリッド膜の耐酸化消耗性はセラミックス膜の種類に強く影響された。0.3μmおよび0.6μmの膜厚のSiC膜およびSiCN膜を積層したハイブリッド膜を800℃の熱天秤内で酸化したところ、0.6μmのSiC膜を積層した場合、10minの酸化では試料表面に変化は全く認められなかった。しかも100min程度までは重量がほとんど減少しないことから、耐酸化性能が顕著に向上したものと判断できた。しかしながら、SiC膜の場合、100min後から徐々に重量の減少が認められ、酸化時間300minではいずれの膜厚の試料も表面保護膜の破壊が観察された。XRD分析からダイヤモンドの存在は認められず、300minの酸化によりダイヤモンドが消失することが分かった。SiCN膜を積層した場合、800℃、300minの酸化後でも表面保護膜は破壊されずに残存していることが分かった。この試料のXRDパターンにはダイヤモンドに相当する回折ピークが顕著に認められ、SiCN膜が耐酸化消耗に対しきわめて有効であることが分かった。SiCN膜の弾性率(E/(1-ν);3.2×10^<12>dyn/cm^2)がSiC膜のそれ(4.0×10^<12>dyn/cm^2)に比べて小さいことが、破壊に至らなかった原因の一つと考えられる。

The purpose of developing high-functional thin films is to study the synthesis of acid-resistant protective films. The fluid layer pretreatment method is used to prepare SiC films on the surface of the silicon substrate. All kinds of samples are tested in the temperature range of 600 ~ 1000℃. The acid resistance of the film is strongly influenced by the type of film. SiC film with thickness of 0.3μm and SiCN film with thickness of 0.6 μm are laminated in a thermal balance at 800℃. SiC film with thickness of 0.6μm is laminated in a thermal balance at 800 ℃. The weight of the product is reduced by 100min, and the acid resistance is increased by 100 min. In case of SiC film, decrease in weight after 100min, breakdown of protective film on the surface of sample after acidification time of 300 min. XRD analysis shows that the presence of the acid in the solution is not obvious, and the acidity in the solution for 300min is not obvious. When SiCN film is laminated, the surface protective film is not removed after acidification at 800℃ for 300min The XRD pattern of the sample is similar to that of the SiCN film. The conductivity of SiCN film (E/(1-ν);3.2×10^<12>dyn/cm^2) is smaller than that of SiC film (4.0×10^<12>dyn/cm^2).