先端材料における拡散-基礎と応用

核生成、結晶成長、再結晶、焼結、時効析出、相変態、高温変形、薄膜反応、半導体ドーピングなどの材料科学や工学のさまざまな過程は、材料中の拡散現象により支配されている。従って、材料の物性の解明、材料の製造、使用において拡散に関する基礎知識は欠くことのできないものである。特に、先端材料の開発、材質機能の改善、高品質化などの材料技術の第一線では、原子拡散に関する正確な理解と適切な応用が必要とされている。

このセミナーはこのような背景から企画したもので、金属、半導体、酸化物、金属間化合物、ナノ結晶、薄膜などの各種材料における多様な拡散現象の入門的解説、ナノスケールの原子の動きとマクロな物質移動の関連、実験方法と解析方法、エレクトロニクス関連薄膜，鉄鋼材料における諸問題などを基礎から応用まで系統的に解説することを目的としている。また、最近構築された拡散データベースの利用法も解説する。

募集定員　　100名

受 講 料（テキスト代含む・税込）

拡　散　入　門　　（中嶋英雄）

拡散現象の基本的な法則であるＦｉｃｋの第１、２法則、拡散方程式の解法、拡散係数の物理的な意味、拡散係数の導出法と温度依存性、拡散機構（空孔機構、格子間機構）、相関効果などの基本的概念や基礎的事項を解説する。

ナノ結晶材料における拡散　　(谷本久典)

平均結晶粒径数10nm以下の超微細多結晶材料（ナノ結晶材料）では、粒界層の体積割合が数%以上に増大するだけでなく、その構造・状態が通常の多結晶材料とは異なるために特異な物性を発現するとの指摘がある。ナノ結晶材料における拡散係数の測定結果を紹介すると共に、その粒界状態について解説する。

合金中の相互拡散と反応拡散　　（南埜宜俊）

工業用材料のほとんどが2成分以上を含む多元系合金である。この多元系合金中で生じる拡散に関して、純金属、2元合金、3元合金等と順を追って、単相合金内の相互拡散、そして異種金属または異種合金間での反応により相境界や中間相を生じる反応拡散を中心に、理論、実験方法、解析方法、事例を含めて基礎から応用まで紹介する。

半導体における拡散　　（植松真司）

現在最も広く用いられている半導体であるシリコン中における点欠陥、不純物（ドーパント）の拡散について紹介する。講義においては、シリコンにおける重要な点欠陥である格子間シリコン原子と空孔について述べ、その振舞いが不純物拡散をどのように支配しているかについて解説する。

金属合金中の水素の拡散　　（飯島嘉明）

金属合金中の水素の拡散には多くの点から関心が高い。鉄鋼の水素脆性や遅れ破壊との関連。原子炉材料の水素の拡散・透過。水素吸蔵合金の水素の吸・放出。これらの材料上の問題とともに、セミナーでは、水素の拡散に特有な基礎的問題も取りあげる。

金属間化合物における拡散　　（沼倉　宏）

金属間化合物は近年いろいろな方面で実用材料として期待されており、 点欠陥と拡散の研究も進展しつつある。本講ではまず種々の金属間化合物における原子拡散のデータを概観してその特徴を把握し、次に規則格子構造をとる合金・化合物における拡散機構の理解の現状を述べる。

金属酸化物における拡散　　（丸山俊夫）

金属酸化物は主にイオン結合からなっており、金属イオンおよび酸化物イオンの副格子における格子欠陥（空孔や格子間イオン）が拡散挙動や電気的性質を支配する。格子欠陥濃度は構成成分の化学ポテンシャルと不純物に依存する。講義では2元系（例：ＭＯ）および3元系（例：ＡＢＯ3）酸化物の格子欠陥の熱力学と拡散の関係について解説する。

ＬＳＩ配線におけるエレクトロマイグレーション　　（岡林秀和）

ＬＳＩ配線におけるエレクトロマイグレーションの基礎を述べる。主な内容は、エレクトロマイグレーションの基本パラメータ（イオンに作用する力と実効電荷数、原子流束とドリフト速度）、ボイド発生までの潜伏時間と不純物や応力の影響、配線薄膜組織の信頼性への影響である。

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