JPH04310573A - Ａｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材料ならびにその合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性に優れまた硬度
の高い新規なセラミック材料であるＡｌ−Ｏ−Ｎ系コン
ポジット材料ならびにプラズマＣＶＤ法により低温にて
このセラミック材料を合成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック材料のうち電気抵抗の高い安
定した絶縁材料などとして注目されているものに窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）がある。また、光学的特性が良好
で光導波路などとして使用が考えられる材料としてはア
ルミナ（Ａｌ２Ｏ３）がある。しかしながら、上記窒化
アルミニウムあるいはアルミナは耐熱性ならびに硬度の
点でやや劣る問題がある。また耐熱性に優れ、硬度の高
いセラミック材料として（ＡｌｘＮｙＯｚ）の組成を有
するアルミニウムオキシナイトライドがある。しかしな
がら、アルミニウムオキシナイトライドの合成について
はこれまでその実績がほとんどなく、例外的にいくつか
の文献でその研究報告がなされているのみである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような背景から
本発明の発明者は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法を用いて低
温にてサイアロンを含む材料、詳しくはアルミニウムオ
キシナイトライドを含むＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジットの
セラミック材料の合成についての研究を行った。ここで
、その合成に使用するソース気体としてどのようなもの
を使用すべきかが問題となる。まず、アルミニウム（Ａ
ｌ）の供給であるが、アルミニウム原子を含む気体とし
てＣＶＤ法に使用できるものとしては、塩化アルミニウ
ム（ＡｌＣｌ３　）やトリメチルアルミニウム（Ａｌ（
ＣＨ３　）２　）が考えられる。 しかしながら、塩化アルミニウムは昇華性の物質であり
安定供給が難しく、また膜中に塩素（Ｃｌ）が不純物と
して混入しやすい欠点がある。一方、トリメチルアルミ
ニウムは融点が低く低温にて分解しやすいが、空気と爆
発的に反応する性質を有しているため、取扱いや供給経
路の面で不適である。また、炭素原子の膜中への混入が
問題になる。本発明は以上のような課題を解決するため
に研究した成果により成しとげられたものであり、耐熱
性に優れ且つ硬度の高い新規な材料としてポリタイポイ
ドサイアロンを含むポリ−Ａｌ−Ｏ−Ｎ材料を提供し、
また比較的低温で上記材料を合成する方法を提供するこ
とを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によるＡｌ−Ｏ−
Ｎ系コンポジット材料は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
と酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）とアルミニウムオキ
シナイトライド（ＡｌｘＮｙＯｚ）とが混成状態（ｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｅ）にて存在することを特徴とするもので
ある。また本発明による合成方法は、アルミニウムのハ
ロゲン化物と、窒素原子を含む気体と、酸素原子を含む
気体とを混合し、これらの混合気体をマイクロ波により
放電させてプラズマ化し、基板表面に膜を析出させ、こ
のとき前記窒素原子を含む気体の供給流量と前記酸素原
子を含む気体の供給流量を変化させ、無配向結晶性窒化
アルミニウムが合成できる条件と非晶状態の酸窒化アル
ミニウムが合成できる条件のほぼ境界の条件となるよう
に前記各気体の供給流量を設定するものである。さらに
、上記合成方法において、アルミニウムのハロゲン化物
として臭化アルミニウムを用い、酸素原子を含む気体と
して笑気ガスを用いたものである。

【０００５】

【作用】本発明では、混合気体を放電させプラズマ化す
るためにマイクロ波（例えば周波数が２．４５ＧＨｚ）
を使用し、これにより５００℃以下程度の低温にて窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化アルミニウム（ＡｌｘＯ
ｙ）とアルミニウムオキシナイトライド（ＡｌｘＮｙＯ
ｚ）とが混成状態（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）のセラミック
材料の析出に成功した。プラズマＣＶＤによりこのよう
な材料の析出に成功した経過としては、プラズマ中にお
ける励起が、物質の比誘電率と誘電体損失角に関係する
ことに着目したことによる。例えば、ソースとして臭化
アルミニウム（ＡｌＢｒ３）が使用され、これと窒素ガ
ス（Ｎ２　）ならびに笑気ガス（Ｎ２Ｏ）が混合されて
、この気体がマイクロ波によって放電されてプラズマ化
されると、ＡｌとＢｒ　、ＮとＨ、ＡｌとＮ、ＡｌとＯ
、ＡｌとＢｒ　とＨなどの組合わせの分子状ラジカルが
存在するようになる。さらにマイクロ波によって励起さ
れると、比誘電率ならびに誘電体損失角とがマイクロ波
の影響を受け、上記組合わせの分子状ラジカルが共振状
態となり、各々の元素ごとに分かれた原子状ラジカルと
なる。そしてこれが基板表面にて反応し窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）と酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）とアル
ミニウムオキシナイトライド（ＡｌｘＮｙＯｚ）とが混
成状態（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）のセラミック材料が析出
できる条件が形成される。

【０００６】さらに詳しくは、上記のソースを使用した
プラズマＣＶＤによる方法において、笑気ガスならびに
窒素ガスの供給流量を互いに選択することにより、前記
セラミック材料の析出に成功した。すなわち前記方法に
より析出を行わせると、笑気ガスならびに窒素ガスの供
給流量を変化させて、反応室内のアルミニウムと酸素と
窒素の比率を変えることにより、図２において（Ａ）で
示すようにｃ軸配向結晶の窒化アルミニウム、（Ｂ）に
示すように無配向結晶性の窒化アルミニウム、（Ｃ）で
示すように非晶状態のアルミニウムオキシナイトライド
が合成できる範囲となるが、この（Ｂ）で示す領域と（
Ｃ）で示す領域の境界部分となるガスの供給流量を選択
することにより、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化ア
ルミニウム（ＡｌｘＯｙ）とアルミニウムオキシナイト
ライドとが混成状態（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）のセラミッ
ク材料を析出することに成功した。

【０００７】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明によるセラミック材料の合成に使用したＣＶＤ装置の
構造を示す断面図である。図１において、符号１は石英
管などによって形成された反応管であり、その内部が反
応室Ａとなっている。符号２はマイクロ波プラズマ発生
装置である。２ａはマイクロ波発振器であり、この実施
例では、サイクロトロンにより２．４５ＧＨｚのマイク
ロ波が発振される。２ｂは導波管、２ｃは整合器、２ｄ
は反射板である。シリコン（Ｓｉ　）基板３は、反応室
Ａ内にて支持部材４上に設置される。支持部材４は、そ
の上端にホルダ４ａが設けられ、このホルダ４ａに前記
基板３が設置される。ホルダ４ａは、窒化シリコン（Ｓ
ｉ３Ｎ４　）によって形成されている。ホルダ４ａの支
持部４ｂは石英管ならびに金属管により構成されており
、その内部に赤外線放射温度計の検出ヘッドが収納され
ている。この検出ヘッドは光ファイバ５を介して検出回
路部（図示せず）に接続されている。上記検出ヘッドか
ら発せられる赤外線は石英管内を通過し、ホルダ４ａ内
にて基板３に照射される。よって反応室Ａ内のプラズマ
の影響を受けることなく、基板３の温度測定が正確に行
われるようになる。

【０００８】反応室Ａの上端にはガス供給ノズル６が配
置されている。このガス供給ノズル６は多重管であり、
この実施例の場合には三重管となっている。ソース供給
部には、恒温室１１が設けられている。この恒温室１１
内はサーモスタットにより常に一定の温度に保たれる。 恒温室１１の内部にはバブラ１２が配置されている。こ
のバブラ１２内にアルミニウム原子を含む反応性ガス源
として臭化アルミニウム（ＡｌＢｒ３）が充填されてい
る。また１３は導入ガスとして使用される水素ガス（Ｈ
２　）のボンベである。また符号１４は窒素原子を供給
するための窒素ガス（Ｎ２　）のボンベである。符号１
５は酸素原子を供給するための笑気ガス（Ｎ２Ｏ）のボ
ンベである。符号１６はアルゴンガス（Ａｒ　）を供給
するためのボンベである。符号１７ａ〜１７ｄはそれぞ
れ流量調節器で、１８ａ〜１８ｄはバルブである。

【０００９】前記ガス供給ノズル６は三重管であるが、
笑気ガス（Ｎ２　Ｏ）は中心の管６ａから反応室Ａ内に
供給される。また窒素ガス（Ｎ２　）は中間の管６ｂか
ら、臭化アルミニウム（ＡｌＢｒ３）はさらに外側の管
６ｃからそれぞれ反応室Ａへ供給される。このように各
ガスを三重管を用いて別々の経路にて反応室Ａへ供給す
ることにより、管内にて各ガスが混合されるのを防止し
またプラズマにより管内壁に合成物が析出されるのが防
止される。

【００１０】前記アルゴンガス（Ａｒ　）は前記ガス供
給ノズル６とは別の経路にて反応室Ａの上方（図では左
上方）から供給される。これはアルゴンガスを反応室Ａ
内のプラズマ発生領域の外側から供給するためである。 プラズマ中にその外部からアルゴンガスを供給すること
により、プラズマ中における中性粒子、イオン、電子な
どへの解離が促進されるようになる。しかも同軸線路型
マイクロ波プラズマＣＶＤの場合、プラズマが電界の影
響を受けやすく、反応室の管壁部分で電界が強く、反応
させる基板が設置されている中心部では弱くなってプラ
ズマの領域が不均一となるが、アルゴンガスをプラズマ
域外から供給することにより、プラズマ域が拡大するよ
うになる。またアルゴンガスなどのような単原子分子の
場合には、プラズマ中にて分解されると再結合しにくく
、また再結合する場合であっても周囲のエネルギーを奪
うことがなく、安定して分解を継続する。よって、これ
が一種の着火源になってプラズマ域が拡大されるものと
予測される。これは従来のプラズマＣＶＤにおいて真空
度を高くしたのと同じ状態であり、しかも真空圧を単純
に上げた場合のようなデメリット、例えばエレクトロン
の密度が上がり成膜速度が低下するような不都合が生じ
るのを避けることができるようになる。このようなプラ
ズマ域の拡大とラジカル解離率の向上により、安定した
合成ができ、また成膜速度も速まることになる。ただし
、アルゴンガスをプラズマ域外から供給することが必要
であり、仮にアルゴンガスなどをノズルからプラズマ中
にて基板に直接吹きかけたりすると、逆にスパッタ状態
となり成膜速度が低下することになる。

【００１１】また符号２１は反応室Ａ内を真空圧にする
ための排気管であり、メカニカルブースタポンプ及びロ
ータリポンプが接続されている。なお、実施例の装置で
は、基板３の表面位置をマイクロ波の通路中心よりｌ１
だけ高くし、ガス供給ノズル６の下端位置を基板表面よ
りもｌ２だけ高くして、ｌ１　とｌ２　を共に４０ｍｍ
に設定している。これは反応室Ａ内ではプラズマ発生領
域の中心から外れた上部または下部が最も合成が促進さ
れやすく、しかもプラズマの下部に基板を設置した場合
には、ガス供給ノズル６の噴出口がプラズマ領域中とな
り、管内で反応が生じ、管内面に合成物が析出してしま
うからである。

【００１２】（合成例）以下は、上記ＣＶＤ装置を使用
して合成を行ったときの条件を記載したものである。

【００１３】

【表１】

【００１４】上記において基板Ｓｉ　の（１００）また
は（１１１）はミラー指数であり、（ＡＢＣ）とした場
合、Ａ軸とＢ軸は水平な直交座標、Ｃ軸はＡ軸とＢ軸に
垂直な座標であり、カッコ内の各数字は各軸の座標を示
し、この座標によって示される結晶面を有していること
が表わされている。

【００１５】なおこの合成例における各ガスの供給流量
などの条件は以下の表２の通りである。

【００１６】

【表２】Ａｒの供給流量　　…　　１７５ｓｃｃｍＡｌ
Ｂｒ３／Ｈ２　の流量　　…　　４０ｓｃｃｍＡｌＢｒ
３バブラー温度　　…　　１８０　℃Ｎ２　の流量　　
…　　図２に示す範囲にて変化させる。 Ｎ２　Ｏの流量　　…　　図２に示す範囲にて変化させ
る。

【００１７】本発明によるＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット
材料を析出させる前に、まずＮ２ガスの供給流量を５０
ｓｃｃｍに固定し、Ｎ２　Ｏガスの供給流量を１０ｓｃ
ｃｍに固定した場合に合成された材料について説明する
。この合成例については本発明の先発明として特願平２
−２９２９号として出願している。図４と図５はＮ２と
Ｎ２　Ｏの供給流量を上記の固定値に設定した条件の基
で基板３の表面に合成された膜をオージェ電子分光分析
法により分析した結果を示している。横軸はオージェ効
果による放出電子の強度（ｅＶ）を示している。この図
に示す通り、基板表面に、ＡｌとＯとＮとから成る膜が
析出されていることが解る。なお（Ａｒ）のスペクトル
は分析中の不純物と考えられ、析出された物質の純度が
高いものであることを示している。また図５は、横軸を
合成時間（分）とし、各合成時間において析出した物質
を上記オージェ電子分光分析法により分析し、その各原
子の検出スペクトル強度を測定したものである。この図
から、析出した物質の組成は膜の厚さ方向に対して均一
であることがわかる。これはＡｌｘ　Ｏｙ　Ｎｚ　の組
成の物質すなわちアルミニウムオキシナイトライドが析
出されていることを示している。

【００１８】さらに図２は、前記合成方法において、笑
気ガスの供給流量と窒素ガスの供給流量を変化させた場
合を示している。同図において、横軸は笑気ガスの流量
（ｓｃｃｍ）を示し、縦軸は窒素ガスの供給流量（ｓｃ
ｃｍ）を示している。なお他の条件は前記表１と表２に
示したとおりである。笑気ガスの供給流量と窒素ガスの
供給流量との相関関係により、合成される物質はほぼ３
種類の状態に分けられることがわかった。中央のハッチ
ングで示す領域（Ｂ）を境としてその右側の領域（Ｃ）
では、前記図４と図５に示す合成結果のように、非晶状
態の酸窒化アルミニウム（Ａｌｘ　Ｏｙ　Ｎｚ　）が合
成される。またハッチングで示す領域（Ｂ）を境として
それよりも左側の領域（Ａ）では、ｃ軸配向の結晶状態
の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が合成されることがわか
った。前記のハッチングの領域（Ｂ）は左右の各領域の
中間の領域であり、主に無配向状態の結晶性窒化アルミ
ニウムが合成されることがわかった。ここで、窒素ガス
の供給流量と笑気ガスの供給流量を、図２に示す（Ｂ）
の領域と（Ｃ）の領域のほぼ境界上に設定して合成を行
った結果、本発明によるＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジットの
セラミック材料の合成が確認できた。

【００１９】図３は、図２に示すように窒素ガスと笑気
ガスの供給流量を変化させた場合の合成条件において、
反応室Ａ内の混合ガスの成分比を示している。この図に
おいて、ＡｌとＮとを結ぶ横軸は、Ａｌ原子とＮ原子と
の混合比率を示しており、横軸の例えば「１」はＡｌ原
子とＮ原子が１：９の比率であることを示している。ま
たＡｌとＯを結ぶ斜めの軸はＡｌ原子とＯ原子との混合
比率を示しており、この斜めの軸の例えば「１」はＡｌ
原子とＯ原子とが１：９の比率であることを示している
。図３において（＋）の印で示した混合比率により合成
された膜は、Ｃ軸配向の結晶状態の窒化アルミニウムで
あり、図２における（Ａ）の領域において合成されたも
のである。図３において黒丸で示している混合比率によ
り合成された膜は、無配向結晶性の窒化アルミニウムで
あり、図２において（Ｂ）の領域において合成されたも
のである。また図３において白丸で示す混合比率により
合成された膜は、非晶状態の酸窒化アルミニウムであり
、図２において（Ｃ）で示す領域において合成されたも
のである。そして図３において三角で示している混合比
率により合成されたもの、すなわち図２において（Ｂ）
の領域と（Ｃ）の領域のほぼ境界上の条件により合成さ
れたものが本発明のＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材料で
ある。

【００２０】さらに詳しく調べると、図２における（Ｂ
）の領域の条件により合成された膜は、窒化アルミニウ
ム（ＡｌＮ）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）との混成状態（
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）であり、図２における（Ｃ）の領
域の条件により合成された主にアルミナであり、これに
窒素原子が分散しているものであることがわかった。図
６は、図３において三角で示した混合比率により合成さ
れた膜がどのようなものであるか調べた結果を示してい
る。

【００２１】図６（ａ）はＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）
により、析出した膜の粒子構造を撮影した写真である。 これは図３において三角で示す条件で合成された膜をＮ
ａＣｌの単結晶の上にほぼ５０ｎｍ程度の厚さに付け、
これを純水の中に落とし、純水の液面に前記膜を浮かせ
、これを細かいメッシュによりすくい上げ、これを乾燥
させた後、ＴＥＭの試料台に乗せ、１０万倍に拡大して
撮影したものである。この写真において黒く見え、また
灰色で見えるところでは、それぞれ組成が相違している
。この組成を調べるために電子線回折を行った。その結
果を図６（ｂ）（ｄ）の写真として示している。

【００２２】この電子線の回折する角度は、ほぼ原子の
並びかたによって相違する。これにより格子間の間隔ｄ
がわかる。図７の最左欄（ａ）のｄｏｂｓは図６（ｂ）
に示した電子線回折の写真から測定された格子間距離を
示している。また図７（ｂ）のｄは、ＡＳＴＭカード（
３５−８３０）に示されたアルミニウムオキナイトライ
ドの２７Ｒ相の格子間距離を示し、また図７（ｃ）のｄ
は、同じくＡＳＴＭカード（３２−２２）に示された２
０Ｈ相の格子間距離を示している。この図から、ｄｏｂ
ｓと２７Ｒ相の格子間距離が一致していることがわかる
。 このことから、合成された膜はアルミニウムオキシナイ
トライドの２７Ｒ相（Ａｌ９　Ｎ７　Ｏ３）が含まれて
いることがわかる。さらに析出された膜の組成データの
解析では、合成された膜から、ＡｌＮのリングパターン
（図６（ｂ））及びθ−Ａｌ２Ｏ３のリングパターン（
図６（ｄ））が観察された。以上のことから図２の（Ｂ
）の領域において合成された膜はＡｌＮとＡｌ２Ｏ３の
微結晶でマトリックスとしてＡｌ９Ｎ７Ｏ３の微結晶を
含むＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット膜であることが確認さ
れた。さらに図６（ｃ）は図６（ｂ）における回折スポ
ットに対応する暗視野写真であるが、これによると前記
のＡｌ９Ｎ７Ｏ３微結晶の粒子径はほぼ１００ｎｍであ
ることがわかる。

【００２３】次に上記の条件により析出されたＡｌ−Ｏ
−Ｎ系コンポジットすなわちＡｌＮとＡｌ２Ｏ３とＡｌ
９Ｎ７Ｏ３が混成状態となった材料の硬度と耐熱性を調
べた結果を以下に説明する。図８は表１ならびに表２の
条件において、窒素ガスの供給流量を５０ｓｃｃｍに固
定し笑気ガスの供給流量を変化させた結果合成された物
質の硬度を示している。図８の横軸は笑気ガスの供給流
量（ｓｃｃｍ）を示し、縦軸はビッカースマイクロハー
ドネス（ｋｇｆ／ｍｍ２）を示している。笑気ガスの供
給流量を変化させていることにより、これは図２におい
て横方向に延びる点線の線上に沿ったそれぞれの条件に
より膜を析出し、各条件において析出された膜の硬度を
調べたことになる。図８において笑気ガスの供給流量を
２．０ｓｃｃｍとすると、図２において（Ｂ）の領域と
（Ｃ）の領域のぼほぼ境界線上の条件で膜を合成できた
こと、すなわち本発明によるＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジッ
ト材料を合成できたことになる。このときの硬度は図８
において１７４０から１９３０の範囲の値を示し、図２
において（Ｂ）で示す領域において合成された膜ならび
に（Ｂ）または（Ｃ）の領域において合成された膜に比
較して硬度が非常に高くなっていることがわかる。

【００２４】図９から図１２までは、合成された材料を
７００℃、８００℃、９００℃、１１００℃に加熱した
ときの膜の表面の金属組織を操作型電子顕微鏡により撮
影した写真を示している。図９から図１２の各図におい
て、（ａ）は図２において（Ａ）の領域に示す条件によ
り合成された膜、（ｃ）は図２において（Ｃ）の条件に
より合成された膜を示し、また（ｂ）は本発明によるＡ
ｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材料すなわち窒素ガスの流量
を５０ｓｃｃｍとし笑気ガスの供給流量を２．０ｓｃｃ
ｍにして合成された膜を示している。この各図から、本
発明の材料は高温に至るまで表面組織が比較的安定し、
他の材料では加熱によりクラックなどの変質が生じてい
ることがわかる。

【００２５】図２に示すように（ｃ）では加熱するにし
たがって、六方晶のＡｌ２Ｏ３が酸化されて立方晶のα
−アルミナに変態し、膜内部に圧縮応力が加わり、よっ
てクラックが生じるものと思われる。また（ｂ）に示す
本発明の材料は、耐熱性のあるアルミニウムオキシナイ
トライドの状態が加熱しても存在し続けるため、高温に
なってもクラックなどの変質が生じ難くなるものと考え
られる。なお、前記表１では、基板の温度が４３０℃で
あるが、基板の温度はこれ以外であっても合成が可能で
あり、実験において測定できた温度範囲は４３０℃〜５
２０℃であった。さらに上記実施例では、マイクロ波の
周波数が２．４５ＧＨｚであるが、本発明の方法はこの
周波数に限られるものではない。またアルミニウム源は
必ずしも臭化アルミニウムに限られるものではなく、Ａ
ｌＣｌ３　などを使用することは可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、硬度が高
く耐熱性に優れた新規なＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材
料を得ることができる。またプラズマＣＶＤ法により、
比較的低温にて上記材料を合成することができる。また
、アルミニウム源として臭化アルミニウムを使用するこ
とにより、従来の塩化アルミニウムやトリメチルアルミ
ニウムを使用した場合のような不純物の混入がなくなり
、またトリメチルアルミニウムのような爆発的な反応性
がないため取り扱いが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による合成方法に使用するＣＶＤ装置の
構造を示す断面図、

【図２】笑気ガスと窒素ガスの流量を変化させた場合に
合成される物質の状態を示す説明図、

【図３】反応室内の混合ガスの成分比とこれにより析出
される物質との関係を示す線図、

【図４】図２における（Ｃ）の領域の条件により合成さ
れた物質の成分を示す線図、

【図５】図２における（Ｃ）の領域の条件により合成さ
れた物質の成分を示す線図、

【図６】（ａ）は本発明による材料の膜の粒子構造を示
すＴＥＭ写真、（ｂ）（ｄ）はその組織を示す電子線回
折写真、（ｃ）は同図（ｂ）における回折スポットに対
応する暗視野写真、

【図７】図６（ｂ）による電子線回折写真にもとづく組
成の格子間距離を説明する説明図、

【図８】各種条件により合成された物質とその硬度との
関係を示す線図、

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれの条件により合
成された物質の耐熱性を示す金属組織の電子顕微鏡写真
、

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれの条件により
合成された物質の耐熱性を示す金属組織の電子顕微鏡写
真、

【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれの条件により
合成された物質の耐熱性を示す金属組織の電子顕微鏡写
真、

【図１２】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれの条件により
合成された物質の耐熱性を示す金属組織の電子顕微鏡写
真。

【符号の説明】

１　　反応管、 Ａ　　反応室、 ３　　基板、 ６　　ガス供給ノズル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　窒化アルミニウム（ＡｌＮ）と酸化ア
   ルミニウム（ＡｌｘＯｙ）とアルミニウムオキシナイト
   ライド（ＡｌｘＮｙＯｚ）とが混成状態にて存在するこ
   とを特徴とするＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材料。
2. 【請求項２】　　アルミニウムのハロゲン化物と、窒素
   原子を含む気体と、酸素原子を含む気体とを混合し、こ
   れらの混合気体をマイクロ波により放電させてプラズマ
   化し、基板表面に膜を析出させ、このとき前記窒素原子
   を含む気体の供給流量と前記酸素原子を含む気体の供給
   流量を変化させ、無配向結晶性窒化アルミニウムが合成
   できる条件と非晶状態の酸窒化アルミニウムが合成でき
   る条件のほぼ境界の条件となるように前記各気体の供給
   流量を設定して請求項１記載のＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジ
   ット材料を合成する方法。
3. 【請求項３】　　アルミニウムのハロゲン化物は臭化ア
   ルミニウムであり、酸素原子を含む気体が笑気ガスであ
   る請求項２記載のＡｌ−Ｏ−Ｎ系コンポジット材料を合
   成する方法。