高エネルギーイオン注入技術を応用した材料の表面改質

摘要

近年の科学技術の発展にともない，材料に対する要求は高度化·多様化してきており，特にナノテクノロジーに代表される小型機器や電子部品などの分野で著しい．材料の特性改善や機能付加など，新材料の開発のアプローチは，材料自体を開発する方法とバルクとしての性質を生かし，表面，表層のみを改質する方法に分かれる．表面のみに高機能化，多機能化を図ることを表面改質あるいは表面処理という．表面改質技術は，材料表面に皮膜を形成する方法と材料表面層自体を変化させる方法，あるいはそれらの複合処理に分けることができる．また，プロセスは，ウェットプロセスとドライプロセスに分かれる．ウェットプロセスには，めっき，陽極酸化，化成処理，塗装などがある．ドライプロセスには，物理蒸着(PVD)，化学蒸着(CVD)，窒化，浸炭，溶射，イオン注入などが挙げられる．この中でイオン注入は，シリコンへの不純物添加法として確立された技術である．表面改質にイオン注入を用いる試みは1970年代から行われ，以降，さまざまな材料を対象とし研究されている．また，真空蒸着法と組み合わせ，化合物薄膜や傾斜組成皮膜の形成が可能なイオンビームミキシング法も開発され，一部実用化例も報告されている．