【公開日：2024.09.03】【最終更新日：2024.06.19】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0162
利用課題名 / Title
水素含有窒化炭素膜の超低摩擦ナノ界面形成に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
窒化物系セラミックス, トライポロジー,電子顕微鏡/Electron microscopy,集束イオンビーム/Focused ion beam
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
厨川 和哉
所属名 / Affiliation
東北大学大学院 工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
今野豊彦,竹中佳生
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-504：超高分解能透過電子顕微鏡
TU-507：集束イオンビーム加工装置
TU-508：集束イオンビーム加工装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
水素含有窒化炭素（CNx:H）コーティングは，無潤滑接触下で超低摩擦を発現することが可能な炭素材料である。本課題では、CNx:Hコーティングを用いた摩擦システムにおける超低摩擦界面発現機構の解明を目的として、異なる環境および条件でCNx:H膜と摩擦させた窒化ケイ素摩擦面から東北大学のFIBを用いて断面試料を作製し、最表面構造の分析を実施した。
実験 / Experimental
高真空環境および低真空環境においてCNx:Hコーティングと摩擦させた窒化ケイ素試験片3サンプルの摩擦面から，集束イオンビーム加工装置（FEI Quanta3D/Versa3D）で断面試料を作製し、収差補正電子顕微鏡（JEM-ARM200F）を用いて最表面の構造・組織観察を実施した。また、EDSおよびEELSにより、元素分析および構造分析を実施した。
結果と考察 / Results and Discussion
FIB試料作製時のSEM像をFig. 1に示す。窒化ケイ素最表面に保護膜を蒸着した後にGaイオンビームにより加工を行い、TEM観察用の断面試料を作製した。断面試料のTEM観察像をFig. 2に示す。窒化ケイ素の多結晶組織が観察され、その最表面には厚さ約10-20 nm程度の非晶質層の形成が確認された。EDSおよびEELS分析により、非晶質層は主にC, Siで構成される炭素層であることが判明した。本分析により、CNx:Hコーティングを用いた摩擦システムにおける超低摩擦発現は、相手材窒化ケイ素表面における均一なナノ炭素層形成によるものであることが示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 断面試料リフトオフ時のSEM像
Fig. 2 TEM断面観察像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究はJSPS科研費（課題番号JP20J22117）の支援を受けて実施されたものである。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件