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[NRIMNews1976-01.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/249beeb8-a136-4945-9002-808f35b90d93/download)

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林 弘

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[金材技研ニュース 1976 No.1](https://mdr.nims.go.jp/datasets/d0af338f-9232-4ea8-9b41-29abe37339e4)

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金材技研ニュース　1976　No.1i①一．ゼE①o一一〇＝蜆⊂○箏○コーooo－o0＝あ○蜆oo．］o－Eo－ooo］10’0E0f000眈o〇一10－〇一眈○眈餉Eo．但≧里三…ω…Z－o○餉］o〕f←m．1金属材料技術研究所新年のご　1976年の年頭にあたり謹んで新年のおよろこびを申しあげます。　高度成長時代の終幕に到未しました激動の時代を経験しつつここにまた新しい年を迎えました。願わくば，今年は，いまわれわれが模索しております次の時代に希望の星を見出すいとぐちを把む年となることを望みたいものであつます。　本年は当研究所にとりましては，創立20周年という一区切にもあたり，これまでの発展を土台にして所員一同さらに国民経済と福祉の向上，科学技術の振興に奉仕し得るように一層の努力を傾けて参らねばならないと存じております。たまたま筑波地区にはすでに第一着手の超電導材料実験棟が完成しました。新年から世界最強の超電導マグネットその他種々の新鋭設備を設置して新しい材料の開発研究に力を加えてゆくことと存じます。　資源問題に関連して日本が現在おかれております国際環境は極めて厳しいものカミあります。今後の国民生活の維持向上に是非必要な資源とエネルギーの合理化に関係して多くの重要な研究課題が国内の総合的な協力解決を待っておつます。長期的には核融合技術の完成までを含む原子カエネルギーの開発計画，太陽熱，地熱等によるクリーンエネルギーの開発，その他の国家的研究プロジェクトが進められておりますが，関連する金属材料の技術面が一種の律速要素となることが多く指摘されます。　金属材料の高温，低温の性能の向上腐食環境に耐える特性，超電導，超強度，超塑性など，新しあいさつ　　　　　所長　工博い性能を有する材料の開発創製がわれわれの金属材料研究の直接の使命であります。これに関連してその背景となり潜力を与える基礎的研究と知識の培養に努め総合力の向上も必要な要素でありましょ荒　　木　　透う。また国産金属材料のクリープ，疲れなどの性質のデータシート作成業務は地味な反面，安全工学上必須な情報を提供する国家的仕事として推進しておつます。また一方，金属材料の製造プロセス面における新しい研究開発は，上記の材料と密接不離のものであるとともに利用途への経済性を高め，また生産環境問題等の困難を併せて解決するため，同様に重要な使命とするものであります。　従未より本研究所で実験室規模による研究開発の芽を育てた研究成果は，新技術開発事業団の手を経て産業界の研究技術開発の力と融合し実際生産規模での実用化の完成に向かい実を結びつつあります竈　本研究所が真に国家研究機関としての使命にもとらず業務を達成して行きますために，今後とも一層各方面よりの御指導御鞭撞を賜わりますようにお願い申し上げる次第であります。一1一三元固溶半導体Gaπ1n1．・Sbの気相エピタキシャル成長　lIトV族化合物半導体とm－V族三元固溶半導体の中のいくつかのものは，その特殊なバンド構造により，電界をかけると半導体媒質中に電位分布の異なった領域（高電界ドメイン）が形成される。その発生，走行，消滅を利用する高電界ドメイン素子は，その機能性および高速性のために，将未の半導体デバイスの新しい方向を呈示するものの」つである。これに関して優れた性質をもつものとしてGaエIn1一丈Sb（x＝O．35～O．90）三元固溶半導体が上げられる。しかしながら高電界ドメイン素子としてはきわめて低い不純物および欠陥濃度と電子が高い移動度をもつことが要求され，三元固溶半導体でそれを実現するためには，結晶成長技術上の間題が最大の課題である。　以上のような観点から，金属物理研究部では，独自に気相エピタキシャル成長法により，高品質のGa北In1一士Sbエピタキシャル成長結晶の作製にとり組んでいる（昭和47～49年は特別研究促進調整費により，以後は一般経常研究費による）。その結果現在までx≧O．8の組成で再現性よくエピタキシャル成長結晶が得られるようになった。　図に本研究で使用している装置の略図を示す。出発合金原料としては，その成分元素の蒸発速度の違いからおこる分溜効果を考慮し，成分元素の化学ポテンシャルを一定に保つために，52at％Ga一Sb合金，およぴ52at％In－Sb合金を使用し，それぞれ固相と液相が共存する温度の690℃，500℃に保持し，適当量の水素で希釈した塩化水素ガスを毎分100㏄で独立に供給する。そしてGaおよびI皿を塩化物蒸気とし，またSbは単体蒸気として，GaSb単結晶基板上に導入する。この成長用基板を適当な温度に加熱しておくと，不均等化反応によりGa五I皿1一。Sbの気相エピタキシャル成長がおこる。塩化水素ガス濃度は10■2～10■4モルが適当であり，成長温度としては455～470℃が遭当である。成長速度は成長条件によって異なるが毎時1～3ミクロンである。写真は気相エピタキシャル成長表面の一例で，塩化水素ガス濃度は2×1O■3モル％で，GaSb（工11）基板上に470℃で成長させたものである。（111）面の対称性を反映した単結晶成長模様が明瞭に見られる。　さらに広い組成範囲（O≦x＜0，8）で気相エピタキシャル成長を行うこと，またX線および電気的諸性質にょるエピタキシャル成長結晶の結晶評価については，目下実験を進めているところである。　GaエInl．エSbの気相エピタキシャル成長の成功は，本研究が最初であり，得られた技術的成果はSbを含む他の固溶系にも応用できるものであることを考えれば，その意義はさらに大きいものであると思われる。†当　690℃500二C．ゾ■　　　　　　　　　　　　1■ll470℃　／．　　　＼C詞Cl。　’　　　　　　　／　　　　　　メ＼㌔流．1■1＝．1トノ了ルゴン　杢＼㌧冷O．2モル％2モル％　　Ar　　　　H1HC］一H1　HCl－H！　　　　　図　Ga・Inl一五Sbの気相エピタキシャル成長装置略図～上1　　　　　　　　　1、、　＝｛　j　．｛一・　．蒸易｝．く’・．　㌔　’7．　　　　　　一4？　　　　　　　　、・’　ぷ　　　　　　　’　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　［　　　　　　　　　■　　　　　　　’　　　　　　’　　　　　　　　　一一’　」　　　　　　　　　　　1　　　　　　　　　　　一　　　　　　　　■　　’、　　　。、　　　’ニ　ガ㌔■紀瓜一～’　“凧｛1O竺m髪　“　竈写真　G．o．コI．o．］Sbの気相エピタキ　　　シャル成長表面の略視野顕　　　微鏡写真一2一疲れき裂伝播の下限界条件の自動測定　多くの構造物には，その使用開始時においてすでに欠陥が在存し，その欠陥がき裂として成長し，疲れ破壊、脆性破壊等を引き起すことがある。構造物にこのような欠陥が潜在することは，多くの場合避けられないので，その欠陥の大きさまたは構造物に加わる荷重が，どのくらいのものまでは許容されるのかという問題が生ずる。この許容限界を決めるものとして，き裂材の疲れ限度　　欠陥の潜在する部材等が，繰返し荷重を受けても破壊しない上限の値　　に相当する疲れき裂伝播の下限界条件となる応力拡大係数の振巾、△K肋／2，が存在することが知られるようになった。しかし，この値の測定には非常な労力等が必要なため，あまり実験が行われていない。　疲れ試験部では，この疲れき裂伝播の下限界条件となる応力拡大係数の振巾を自動的に求める試験機を開発し，数種の材料についてこの値を測定している。　一般に，繰返し荷重を受ける部材のき裂長さaは荷重繰返し数皿に伴なってf云播し，疲れき裂f云播速度da／dnと応力拡大係数の振巾△K／2，の関係が両対数紙上で直線関係にある。しかし，△K／2が小さくなるとda／dnはこの直線関係から急激に外れ，△K／2がある値以下ではき裂が実用上伝播しなくなる。この疲れき裂がf云播する応力拡大係数の振巾の下限界値を△K〃／2と定義している。写真に示す試験機は，疲れき裂長さを自動測定する渦電流き裂追尾装置を備え，き裂長さを荷重制御係のフィードバック信号に組込むことによって，き裂の進展に伴なって△K／2を連続的に一定率（d（△K／2）／da＝C）で減少させることができ，従来△K肋／2を求めるために多大な人手と時間を要した操作を白動化し能率的に行うことができる。　図は得られた結果の一例である。この例では，平均応力の影響を調べるために，応力比R（最小応力を最大応力で除した値），をパラメータにとっている。Rが大なるほど同じ△K／2に対するda／dnは大となり，△K肋／2（曲線が垂直になったときの△K／2の値）は小さくなっている。図上，実線は実験式を表わしたもので，これは任意の応力比およぴ応力拡大係数の振巾に対して，疲れき裂の伝播速度を予測するのに有効である。また、任意の応力比に対して決まるき裂材の疲れ隈度に対応する応力拡大係数の下限界値を応力比が零のそれから予測することを可能にしている。　このように，ある材料に対して上述のような実験式の常数を求めておくことは，大型の溶接構造物などに潜在き裂の存在が避けられない現状では，これらの構造物の設計には有力な資料を与えることとなる。撃　　　一写真 開発したd（△K）／da制御装置を取付けた疲れ試験機∫串　＝o．8　＝o．6＿o　R・o4　＾R＝OO　R＝＿O」5　｛R＝＿1　　l0　　　　　　　　50　応力拡大係’数の振一「囎　　””Lg’mm疲れき裂伝播遮度と応力拡大係数の振1■1］の関係。（使用材料1HT80）一3一1975年外国人訪問者一覧国　　　名 人数 月　臼 氏　　　名　　・　機　　　関スェー　デ　ン 15名 8．18 Mr，B．Wenster，スエーデン溶接調査団I4名11．4 Dr，Pau1Forsgeη，スエーデン技術闘発庁申　　　　国 15名 9．5 呉恕三，中国溶接学金代表圃12名1王．旦4 郭幕孫，巾團人民共和国科学技術協会3名西　ド　イ　ツ I3名 2．5 Prof．K．L鮎ers，ベルりン自由大学5．三7 Prof．Dr．E，Saur，Univ，of　Gies昌en．6．30 Prof．Dr．Ing，K－K鵬smau…，Expert　Gro鞭Materials　and　Strength　o麦tおe　Minis一6．28tryofthe互nter1orFederalRepubl1co｛Germ柵y．外5名Prof－Dr．G－Petzow，Max－Pranck一工邊stI　fむr　Metailforschun厘Inst．f邊r　Werksto一｛fwi昌senscha｛セen、外1名7．11 Pro麦一Dr．G．Petzow，M目x－Planck－Inst．fむr　Meta1lforsc止ung　Pu…vermetaHurgiscちeLaboratoriu㎜．外1名11，4 K1洲s．W．L目nge，互ns亡．鈷r　Ersenh退ttenk㎜de　der脇ein－West±．T㏄おnichenHochscもule　A目chen、イ　ギ　lj　ス 5名 6．20 Dr－B．Soott，Nat…onal　Enginoer…籔g　Laboratory　外1名9．2 Dr．J－D．Wi1……ams，Depar辻m㎝t　o｛M㏄hanioal　Eng．1旦．17 Dr．Rose，Internation盆…Researoh　＆　Deve，opment　Co．，Ltd、外1名ソ　ビ　ェ　　ト 4名 3．1垂 J．Navasait…s，Dea㎜As昌istant．Pro｛essor　Bakshis　Bronius．4．18 Dr．E．V－Z註khartcおenko，The　Research　I11昌t．ofぎounδry　Progra㎜s　at　theAcademy　of　Soience　o麦tおe　U．S．S．R．10．8 Dr．N㏄baev，モスクワ鉄鋼工科大学12．23 Prof．E，M．Sokolovska畑．モスクワ大学オーストラりア 3名 4．25 J－J．Humphrey冨，Austr圭…ian　】≡：㎜bassy．6．12 Prof．Wallwortお，Univ．New　Southwa1e畠、9．I Prof．Dr．V舳er…dge，南オーストラリアエ科大学擁　　　　国 3名 玉．30 宋振泰，漢陽大学・材料工学科12．呈9 黄海寵，駐日本国大韓民国大使館朴尚赫，科学技術魔チェコスロバキア 3名 旦O．2旦 D－B．Eremias，Prague　State　Inst．for　Material　Protection．12．1 Dr－Be1eslav　Eremi看……，　Sta言e　Re昌earch　I鵬t．foエProtectio110f　Met邊1s．外ユ名’レーマ　ニ　ア 3名 6．玉3 S，Margin1ans，ルーマユア金属工業．騎日代表員i2．旦2 Dr．G．Su㏄vea㎜，ルーマユア大使館員外1名ア　　メ　　り　カ 2名 6．10 Dr．Denz……C．P舳1…，Of｛ice　o麦Nava茎Reseach．6．30 Seymour　L．Bium，マイター・コーボレーション商等詠画1葦圏発部長インドネシア 2名 8．19 Trisura　Suhard…，Cen辻er｛or　Researcお舳d　Deve1opment　Meta1昌and　Engineer一ing　I聰dustry，M…蘂istry　o｛　Inきustry一9．9 Dr．D，Joewito，National　Re昌e直rcおInst．for　MetaHurgy．イ　　ン　　ド 2名 9．6 Dr．Nadkarni，Advani－Oer1i　con社12．8 K．G－Satyanaray棚a，National　Aeron目utica1Laboratory．チ　　　　　　り 2名 1I．20 R㎝zo．Gaspar1蘂i，国営鍋鉱山公牲外1名ハ　ン　ガ　リ　ー 2名 8．26 Dr－P－Csok自鉋，Leader　o｛　Main　Dept．oi　Corro畠…on　an8　Me主al　Finis11ing，General　Design互nst．麦or　Machine　Industry。1玉、17 1〕r．Ada㎜Rauscher，ゼケッド大学ブルガり　ア 2名 12．5 Pro｛。Dipl一工ng，Iw舳Dimov，Dir但otor　Bulg固r1sohe　Aka幽㎜ie　der　WissenschaftenI皿・t．fむrM僅taie㎞・dea・dT・chnologie一〃 Dip一．］≡：蘂g．Georgi　Toncllev，Co㎜mercia1　Direotor　Rese里rcお　and　ProduotionCorparation“Meta1Tecち邊o1ogy．”デンマー　ク 1名 9．1 PIA鎚trup，溶接協会コンサルタントブ　ラ　ジ　’レ 1名 2．玉7 Mr．C，A．Couti邊ho，ウジミナス製鉄所南アフリカ共和国 1名 I1，2G N．M．Murr呂y，南アフリカ共和国総領事館そ　　の　　他 9名 3、旦8 昭和49年度金属加工技術集団研修コース研修員　9名編薬兼発行人后口　　　刷2名遜巻　第205号　　　　　　　　　林　　　　　　弘株式会社ユニオンプりント東京都大田区申央8－3ト2電謡東京（03）753－6969（代表）f聰r　Meta1lforsc止ung　Pu…vermetaHurglscちesD－r但otor　Bulg固閉ohe　Aka幽㎜e　der　Wlssenschaften発　行　所・ 科学技術庁金属材料技術研究所　　　　　東京都目黒区中冨黒2丁目3番亘2号　　　　　電講東京（03）719－2271（代表）　　　　　郵便番号（王53）一4一