『新時代を拓くナイトライドセラミクス』 -エンジニアリングセラミックスからスピン・レザー半導体素子まで- 2001年10月：発行　第1版 B5版　600頁 定価　26,000円（税別・送料別） ■刊行主旨■ 　ナイトライドセラミックスは，酸化物セラミックスに比べると応用例は少ないが優れた機能を持つ為確実に利用範囲を広げています．一般に，遷移元素を含むナイトライドは侵入型化合物であり，硬くて高融点の物が多く高温構造用セラミックスや工具のコーティング広く用いられています．電子セラミックスとしてのナイトライドは，ハード磁性材料として期待されているものや巨大飽和磁化を示すもの，ワイドバンドギャップを持ち発光材料として注目を浴びている材料など優れた機能は多岐に亘っています． 　更に最近では，合成，薄膜，組織制御，ナノコンポジト技術などを駆使することによって，極めて特異な機能を発現させるに至っています．これにより，さらに厳しい環境条件での材料の利用や，高性能な電子デバイスが実現しつつあります． 　本書は月刊「マテリアルインテグレーション｣の特集を中心に関係した解説を収録・再編集し，ナイトライドセラミックスの粉末合成から応用までを系統的にまとめたものです． Contents 第一部　窒化ケイ素の新展開 　第1章　概　論 　　第1節　窒化ケイ素材料開発の展望 　1．はじめに 　2.　材料開発の歴史 　3.　窒化ケイ素に関する最近の話題 　　・高強度　・β原料の焼結体　・高熱伝導率窒化ケイ素 　　・ネットワーク構造　・サイアロンのα⇔β可逆転移 　　・カーボンによるβ⇔α転移　・Siのメカニカル反応によるSi3N4の合成 　4.　今後の展望 　5.　まとめ 　　第2節　Si2N4材料の応用開発状況 　1.　Si3N4の基本物性 　2.　Si3N4焼結体の緻密化と高機能化 　3.　Si3N4材料の特徴と特性 　　3.1　軽量性と低熱膨張係数 　　3.2　高強度化と高靭性化 　　3.3　高温強度 　　3.4　耐酸化性と耐蝕性 　　3.5　耐摩耗性 　　3.6　耐熱衝撃性 　　3.7　熱伝導率 　4.　Si3N4材料の応用開発 　　4.1　自動車関連部品への応用 　　4.2　産業機械部品への応用 　　4.3　ガスタービン部品への応用 　4.　おわりに 　第2章　低コスト化 　　第1節　窒化物セラミックスの低コスト化について 　1.　はじめに 　2.　ローコスト技術への取組み 　3.　窒化物セラミックスの低コスト化の検討 　　3.1　窒化ケイ素の二段焼結法 　　3.2　窒化アルミニウムの合成法 　4.　おわりに 　　第2節　窒化ケイ素原料---粉末品質と経済性について 　1.　緒言 　2.　Si3N4粉末に対する諸要求 　3.　Si3N4粉末の製造プロセスの概要と代表的な粉末特性 　4.　Si3N4粉末表面の化学的性状とその取り扱い中における変質 　　4.1　Si3N4粉末の酸素含有量および酸素分布 　　4.2　湿式ボールミルによる粉末特性の変化 　5.　粉末特性と成形性(スリラー特性)との相関 　6.　粉末特性と焼結体特性との相関 　　6.1　原料粉末中の金属不純物とその影響 　　6.2　原料粉末の酸素含有量及び酸素分布の影響 　7.　低コストSi3N4粉末へのアプローチ 　　7.1　現状における粉末品質とコストとの関係 　　7.2　Si3N4粉末の製造コストの試算 　　7.3　Si3N4粉末の価格はどこまで低減できるのか 　8.　おわりに(Si3N4粉末の現状と今後) 　　第3節　窒化ケイ素セラミックスの大気炉焼結 　1.　はじめに 　2.　窒化ケイ素焼結研究の流れ 　3.　企業内の材料研究 　4.　窒化ケイ素セラミックスの大本命用途，セラミックエンジンはなぜ実現しなかったか 　5.　これからの窒化ケイ素の研究 　6.　Si3N4の大気炉中焼結の可能性についての予測 　7.　Si3N4の大気炉中焼結実験の方法・条件と結果 　8.　大気炉焼結の工業的焼結法としての評価 　9.　まとめ 　第3章　高性能化 　　第1節　SiCとの複合化 ■　SI3N4/SICナノコンポジットの機械的特性 　1.　緒言 　2.　製造工程 　　2.1　出発原料 　　2.2　混合と乾燥 　5.　微細構造の特長 ■　常圧焼結及び焼結/HIPingによる 　　SI3N4/SIC複合材料の作成と機械的特性 　1.　はじめに 　2.　材料プロセス 　3.　緻密化，相転移と微構造 　4.　機械的特性 　5.　おわりに 　　第2節　マクロ構造制御 ■　損傷許容性に優れた窒化ケイ素積層セラミックス 　1.　積層構造用セラミックスの特徴 　2.　優れた機械的特性を発揮する積層構造 　3.　緻密質/多孔質窒化ケイ素積層材料 　　3.1　作製プロセスと微構造 　　3.2　機械的特性 　4.　重要な積層体のパラメータ 　5.　おわりに ■　複合析出反応法による複合セラミックスの作製 　1.　はじめに 　2.　In-situ TiN粒子分散SI3N4複合セラミックス 　3.　Si3N4粉末中へのSiCウイスカのIn-situ合成 　4.　板状SiC粒子のIn-situ生成 　5.　おわりに 　　第3節　新しいサイアロン系セラミックスの設計 　1.　はじめに 　2.　材料プロセス 　3.　状態図と微細構造 　4.　微細組織の設計 　5.　特性 　6.　結論 　　第４節　表面酸素を利用した窒化ケイ素焼結体の界面改質 　1.　はじめに 　2.　焼結条件の検討 　3.　実験方法 　　3.1　粉末表面の処理 　　3.2　焼結体の作製 　　3.3　焼結体の特性評価 　4.　結果及び考察 　　4.1　焼結体の機械的特性 　　4.2　焼結体の構成相 　　4.3　焼結前後の炭素量の挙動 　5.　まとめ 　第4章　高機能化 　　第1節　高熱伝導性とその応用 ■　窒化ケイ素に見出された高熱伝導特性と発現機構 　1.　はじめに 　2.　セラミックスの熱伝導 　3.　高熱伝導性窒化ケイ素セラミックス 　　3.1　窒化ケイ素セラミックスの構造制御 　　3.2　窒化ケイ素セラミックスの熱伝導特性 　　3.3　高熱伝導性の発現機構 　4.　今後の展望 ■　高強度・高靭性で高熱伝導性の窒化ケイ素セラミックス 　1.　はじめに 　2.　窒化ケイ素セラミックスの強度と靭性 　3.　セラミックスの熱伝導 　4.　機械的機能と熱的機能の共生 ■　熱伝導制御複合材料 　1.　はじめに 　2.　方法 　　2.1　Si3N4/SiC系 　　2.2　SUS/ZrO2，気孔系 　　2.3　熱伝導シミュレーション 　3.　結果 　　3.1　Si3N4/SiC系 　　3.2　SUS/ZrO2，気孔系 　　3.3　熱伝導シミュレーション 　4.　まとめ 　　第2節　塑性とその応用 ■　ナノ世界のセラミックス超塑性 　1.　はじめに 　2.　ナノ結晶セラミックスの粒界ダイナミックス 　3.　共有結合性ナノ結晶材料の超塑性 　　3.1　粒界のアモルファス相によって促進された超塑性 　　3.2　多結晶固体の性質としての超塑性 　4.　共有結合性アモルファス 　　4.1　アモルファスの熱的安定性と構造 　　4.2　アモルファスの高温変形 　5.　おわりに ■　超塑性窒化ケイ素の研究動向の将来展望 　1.　はじめに 　2.　超塑性セラミックスのプロセス設計 　3.　安定組織超塑性 　4.　不安定組織超塑性 　5.　超塑性変形と微構造変化 　6.　最近の研究プロジェクトと将来展望 ■　新しいプロセスによるナノ構造Si3N4系材料の創成と機能 　1.　はじめに 　2.　MCGプロセスによるナノ構造Si3N4系材料の作成 　　2.1　MCGプロセスによるSi3N4系複合粉末の開発 　　2.2　ナノ構造Si3N4系材料の焼結とその微細組織 　3.　ナノ構造Si3N4系材料の特性 　4.　まとめ 　　第3節　多孔質 ■　損傷・変形許容性多孔質窒化ケイ素材料 　1.　はじめに 　2.　粗大柱状粒子が配向した窒化ケイ素多孔体 　3.　微細柱状粒子が配向した窒化ケイ素多孔体 　4.　特性の総合比較と今後の展開 ■　液体ろ過用多孔質窒化ケイ素の開発 　1.　緒言 　2.　多孔質Si3N4の特徴 　　2.1　微細組織 　　2.2　多孔質Si3N4の諸特性 　3.　多孔質Si3N4の組織微細化とろ過性能 　　3.1　組織の微細化 　　3.2　多孔質Si3N4フィルタのろ過範囲 　　3.3　逆洗による再生性能 　4.　モジュールの構造設計 　5.　多孔質Si3N4フィルタの排水処理への適用 　　5.1　CMPプロセス 　　5.2　CMPスラリーの排水処理 　　5.3　CMPスラリーに対するろ過性能 　　5.4　多孔質Si3N4フィルタのメリット 　　第4節　高次に機能が調和したマシナブルな窒化ケイ素系セラミックスの設計・開発 　1.　はじめに 　2.　基本的な考え方 　3.　新しいナノコンポジットの製造プロセス 　4.　ナノ複合化による機械的，熱・機械的特性の改善 　　4.1　破壊強度 　　4.2　熱衝撃破壊抵抗の改善 　5.　ナノ複合化による機械加工性の改善 　　5.1　金属のような快削性の付与 　　5.2　快削性試験 　　5.3　快削性の発現機構 　6.　おわりに 　　第5節　新機能材料設計 ■　新しい窒化ケイ素の材料設計---粒界制御による新機能付与 　1.　はじめに 　2.　粒界相制御による電気伝導性付与 　3.　Na+イオン伝導性を有するSi3N4とMgOの作成 　4.　おわりに ■　新しいスピネル型窒化物の材料設計 　1.　はじめに 　2.　立方晶窒化ケイ素の構造と電子状態 　3.　Si3N4-Ti3N4系について 　4.　様々なスピネル型窒化物の理論予測 　5.　スピネル型窒化ケイ素からのELNES 　6.　立方晶窒化ケイ素へのドーパントの探索 第二部　遷移金属ナイトライドセラミックス 　第1章　粉末の合成 　　第1節　遷移金属ナイトライド粉末の製法と特性 　1.　はじめに 　2.　窒化物粉の合成方法 　　2.1　金属粉，金属水素化物の窒化 　　2.2　金属酸化物の窒化 　　2.3　気相法による合成 　3.　ナイトライド粉末の特性 　4.　おわりに 　　第2節　金属酸化物とアンモニア気流の反応による窒化物の合成 　1.　はじめに 　2.　金属酸化物とアンモニア気流の反応による窒化物生成の反応経路 　3.　アンモニアによる酸化物の還元 　4.　まとめ 　　第3節　超微粒子が創る新しい界面反応の応用 　1.　まえがき 　2.　コーテイング方法 　3.　コーテイング界面 　　3.1　超音波による分散 　　3.2　ボールミルによる解砕 　　3.3　成分分析 　4.　コーテイングの応用例 　　4.1　cBNの焼結 　　4.2　アルミナの焼結 　　4.3　機能性の付与 　5.　おわりに 　第2章　BN系材料 　　第1節　BN系材料とその応用 　1.　はじめに 　2.　hBN 　3.　cBN 　　3.1　cBN砥石 　　3.2　cBN焼結体 　4.　おわりに 　　第2節　CBN焼結体の性質とその応用 　1.　はじめに 　2.　CBNとCBN焼結体について 　　2.1　CBNの特性 　　2.2　CBN焼結体の製造法 　　2.3　切削工具用CBN焼結体の特徴 　3.　CBN焼結体工具とその応用事例について 　　3.1　CBN焼結体工具の製造方法 　4.　おわりに 　　第3節　超高圧焼結---ダイヤモンドおよび立方晶BN系材料を例として 　1.　はじめに 　2.　超高圧焼結法とは 　3.　焼結プロセス 　　3.1　ダイヤモンド系 　　3.2　BN系 　4.　応用特性 　5.　超高圧焼結法の今後の見通しと課題 　　第4節　新機能材料への展開 ■　高圧相窒化ほう素(c-BN)薄膜の低圧気相合成とその応用 ■　窒化ほう素結晶の液晶成長 　第3章　TiN 　　第1節　窒化チタンセラミックスバルク体の作製とその組織 　1.　緒言 　2.　Ti-N二元系平衡状態図 　3.　TiN焼結の歴史 　4.　直接通電加圧焼結法による窒化チタンバルク体の作製 　　4.1　供試材 　　4.2　焼結方法 　　4.3　評価方法 　5.　結果と考察 　　5.1　焼結体の組織 　　5.2　焼結体の構成相 　　5.3　焼結体の力学特性と機械的強度 　6.　結言 　　第2節　TiNセラミックス薄膜の変形後の伸びの形態とメカニズム 　1.　緒言 　2.　実験方法 　3.　実験結果 　4.　考察 　5.　結論 　　第3節　TiNコーティングによる高温水素遮断 　1.　高温水素遮断コーティング 　2.　高温における電気化学的な研究方法 　3.　TiNの高温水素遮断能の電気化学的研究 　4.　粒子線分析によるTiN中の水素固溶量の測定 　5.　高温水素遮断コーティングの展開と可能性 　第4章　窒化クロム，窒化モリブデン 　　第1節　窒化クロムセラミックスバルク体の焼結と性質 　1.　はじめに 　2.　Cr-N 二元系平衡状態図と窒化クロムの基本物性 　3.　窒化クロムセラミックスバルク体の創製プロセス 　4.　窒化クロムセラミックスバルク体の諸性質 　　4.1　焼結体の組織 　　4.2　焼結体の機械的性質 　　4.3　CrNの焼結と耐酸化性 　5.　まとめ 　　第2節　モリブデンナイトライド 　1.　はじめに 　2.　モリブデン窒化物の組織 　3.　モリブデン窒化物の耐食性 　4.　窒化物被覆モリブデン材の耐食性 　5.　おわりに 第三部　電子材料としての窒化物 　第1章　AlN 　　第1節　AlN粉末の最近の進歩と応用 　1.　はじめに 　2.　AlN粉末製造プロセス 　3.　高熱伝導AlNセラミックス用原料粉末に 　　　求められる要件 　4.　アルミナ還元法における品質管理のポイント 　5.　AlNの実装例 　6.　まとめ 　　第2節　アルミニウム粉末の直接窒化反応によるAlNの固相合成 　1.　はじめに 　2.　Mgによるアルミニウム粉末表面酸化皮膜の還元分解 　　2.1　表面Al2O3皮膜の化学的分解の提案 　　2.2　放射光を用いたX線光電子分光法による表面反応解析法 　　2.3　MgによるAl2O3皮膜の還元分解挙動 　　2.4　加熱過程におけるAl粉末の表面性状観察 　3.　固相温度域でのAl粉末の直接窒化とその特性 　　3.1　固相温度域での窒化反応とAlN皮膜の特性 　　3.2　Al/AlN複合焼結材料の特性 　4. おわりに 　　第3節　AlNセラミックスにおける液相生成と焼結機構 　1.　AlNセラミックスと液相の役割 　2.　高温DTAを用いたAlN-Y2O3-Al2O3系における液相生成温度の測定 　3.　Y-Al-O系化合物とAlNの反応と液相生成 　4.　AlNの液相焼結のメカニズム 　5.　今後の研究課題 　　第4節　AlN焼結と酸素---物性への影響 　1.　はじめに 　2.　原稿中の酸素とその存在形態 　3.　焼結における酸素の役割(1)-AlN単体の焼結 　4.　焼結における酸素の役割(2)-助剤による焼結 　5.　熱伝導性への酸素の影響 　4. おわりに 　　第5節　窒化アルミニウムの物性と応用 　1.　はじめに 　2.　セラミックス材料の熱伝導率 　3.　AlNセラミックスの高熱伝導率化 　4.　応用 　　4.1　回路基板 　　4.2　パッケージ 　　4.3　半導体製造装置 　　4.4　CaAs高周波デバイス用部品 　5.　まとめ 　　第6節　AlNセラミック基板と金属薄膜との界面現象とその解析 　1.　はじめに 　2.　金属薄膜形成におけるポイント 　3.　AlN基板へのメタライズに伴う界面の状態 　4.　回路パターン形成に伴う界面の状態変化 　　4.1　スパッタ温度とAlN表面の電気抵抗の関係 　　4.2　スパッタ基板温度とTi除去後のAlN基板表面の組成との関係 　　4.3　AlN基板表面の残留Tiの存在形態 　　4.4　AlN基板表面のTi残留モデル 　　4.5　AlN基板表面の残留Ti膜厚の推定 　5.　おわりに 　第2章　磁性窒化物 　　第1節　ナイトライドセラミックス応用の現状---磁性窒化物を中心として 　1.　はじめに 　2.　磁性窒化物とその応用 　　2.1　磁性窒化物の分類 　　2.2　αFe16N2系巨大磁化材料 　　2.3　Fe-M-N(M=Zr,Hf,Nb,Ta)系薄膜磁気ヘッド材料 　　2.4　Sm2Fe17NX系材料 　3.　おわりに 　　第2節　Sm-Fe-N系磁性体 　1.　はじめに 　2.　窒化処理 　3.　結晶構造 　4.　磁気特性 　　4.1　飽和磁気モーメント 　　4.2　キュリー温度 　　4.3　結晶磁気異方性 　5.　おわりに 　　第3節　Sm-Fe-N系永久磁石 　1.　はじめに 　2.　基本磁気特性と結晶構造 　3.　プロセス技術の開発 　4.　ボンド磁石の磁気特性 　5.　まとめ 　　第4節　Fe16N2の低温合成 　1.　はじめに 　2.　窒化鉄の熱的な不安定性 　3.　低温窒化法によるFe16N2の合成 　4.　窒化鉄系磁性微粒子分散膜および多層膜 　5.　まとめ 　　第5節　Fe16N2単結晶薄膜の磁性 　1.　緒言 　2.　実験結果 　3.　計算結果 　4.　今後の課題とまとめ 　　第6節　希土類ナノコンポジット磁石 　1.　はじめに 　2.　理論 　3.　ナノコンポジット磁石の作製 　　3.1　アモルファス合金の結晶化 　　3.2　メカニカルアロイング 　　3.3　多層膜化 　4.　おわりに 　第3章　窒化物半導体 　　第1節　窒化物半導体発光特性 　1.　はじめに 　2.　MOCVDによるGaN系材料のエピタキシー 　3.　InGaN-LED 　4.　InGaN-LD 　5.　今後の展望 　　第2節　GaN系半導体による紫色レーザダイオード 　1.　はじめに 　2.　紫色LDの実現の経緯 　3.　紫色レーザダイオードの特異な性質と発光機構 　4.　今後のGaN系LDの展望 　5.　まとめ 　　第3節　GaNのHVPE法による厚膜バルク成長 　1.　はじめに 　2.　結晶成長 　3.　バルク成長 　4.　選択成長及び横方向成長 　5.　最近の研究動向 　6.　おわりに 　　第4節　�V-�X-N系長波長窒化物半導体と光通信への応用 　1.　はじめに 　2.　光通信用光デバイスの課題 　3.　�V-�X-N系窒化物混晶半導体の特徴 　　3.1　巨大バンドボウイングの発見 　　3.2　GaAs，Siへの格子整合 　　3.3　�V-�X-N系窒化物半導体における物性の変化 　4.　�V-�X-N系窒化物混晶半導体を用いた長波長半導体レーザ 　5.　まとめ 　　第5節　立方晶�V族窒化物半導体；量子構造のMBE成長と評価 　1.　はじめに 　2.　立方晶�V族窒化物，及びその混晶のMBE成長 　3.　立方晶�V族窒化物ヘテロ構造のMBE成長 　4.　立方晶�V族窒化物による多重量井戸構造の光学的評価 　5.　まとめ 　　第6節　SiC基板を用いたInGaNレーザダイオード 　1.　はじめに 　2.　GaN系レーザ向け基板としてのSiC 　3.　素子構造 　4.　素子特性 　5.　まとめ 　第4章　フラーレン物質 　　第1節　C-B-Nフラーレン物質の形成と構造-未知のオングストローム空間- 　1.　はじめに 　2.　フラーレンクラスター・メタロフラーレン 　3.　オニオン・インターカレーション 　4.　ナノチューブ 　5.　ナノケージ・ナノカプセル 　6.　おわりに 　　第2節　ナノスケール状新物質の構造の不思議 　1.　はじめに 　2.　BNナノチューブの創製とその構造 　　2.1　ダイヤモンドアンビルセルを用いた超高圧力下でのレーザビーム加熱法 　　2.2　置換反応法 　3.　BNナノコーンの創製とその構造 　4.　BNフラーレンの創製とその構造 　5.　おわりに