【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0137
利用課題名 / Title
高度なデバイス機能を発現可能とするマテリアル
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
コーティング, GaN, コールドスプレー法, 酸化皮膜,電子顕微鏡/ Electronic microscope,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)
小川 和洋
所属名 / Affiliation
東北大学 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
伊藤俊,兒玉裕美子
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-516：分析電子顕微鏡
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)
コールドスプレー法と呼ばれる固相成膜技術を用い、ステンレス(SUS304)基材上へのGaNの成膜を行った。GaNは一次粒径が数nmで、二次粒径が数十µmの異形粒子を用いた。成膜条件を制御することにより、GaNを溶融させることなく、成膜させることに成功した。溶融せずにGaNがSUS基材上あるいはGaN粒子上へ成膜可能となったメカニズムを評価するため、高解像度TEMを用いた観察を実施した。
実験 / Experimental
圧縮空気および窒素ガスを用い、コールドスプレー法で2種類のGaNコーティングを作製した。これらに対し、集束イオンビームを用いてTEMサンプルを作製後、高分解能TEMにより粒子間および粒子/基材界面の接合状態を観察した。
結果と考察 / Results and Discussion
観察の結果、圧縮空気を用いた成膜の粒子間および粒子/基材界面には、極めて薄いGaO3の被膜が存在しており、この酸化物の形成がボンド的な役割をし、成膜が可能になったものと考えられる。一方、窒素ガスを用いた成膜では、成膜性が圧縮空気よりも悪く、付着していない箇所がほとんどであり、付着した粒子間をTEMで観察しても酸化物の形成は認められなかった。窒化物系セラミックス成膜の場合、薄い酸化物の形成が重要であることが示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 Shaoyun
Zhou, Chrystelle A. Bernard, Kesavan Ravi, Hiroki Saito,Yuji Ichikawa, Kazuhiro
Ogawa, Shu Yin, Development and Characterization of Photocatalytic GaN Coatings
by Cold Spray Process, Journal of Thermal Spray Technology, 2021, Vol. 30, pp.1294–1309. https://doi.org/10.1007/s11666-021-01207-w
・受賞 齋藤宏輝，Shaoyun
ZHO, Chrystelle BERNARD, 市川裕士，小川和洋，2023年度日本ファインセラミックス協会森村豊明会奨励賞，令和6年5月受賞内定
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.
- S.Y. Zhou, A. Elsenberg, C.J. Huang, A. List,F. Gaertner, M. Kobashi, K. Ogawa, T. Klassen, “Kinetic Spray Method for the Deposition of Gallium Nitride Coatings on Metal Substrates”, 35th Conference on Surface Modification Technologies (SMT35), September 18th, 2023, Hamburg, Germany.
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