JP7010474B2 - 断熱材料、その製造方法および内燃機関 - Google Patents
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前記平均粒径は、3nm以上13.5nm以下の範囲であってもよい。
前記体積比は、0.8以上1.8以下の範囲であってもよい。
前記体積比は、0.9以上1.6以下の範囲であってもよい。
前記ビスマス結晶粒は、互いに接触することなく分散していてもよい。
前記アモルファスシリコンは、ノンドープまたはドープドシリコンからなってもよい。
前記ドープドシリコンには、B、Al、GaおよびInからなる群から選択される元素がドーピングされていてもよい。
前記元素のドーピング濃度は、1×1016cm-3以上1×1020cm-3以下の範囲であってもよい。
本発明の上述の断熱材料を製造する方法は、シリコンからなるターゲットとビスマスからなるターゲットとを用いた物理的気相成長法により、アモルファスシリコン層と、ビスマス層とを交互に積層する工程を包含し、これにより上記課題を解決する。
前記物理的気相成長法は、スパッタリング法であってもよい。
前記前記アモルファスシリコン層の厚さは、0.8nm以上10nm以下の範囲であり、前記ビスマス層の厚さは、0.8nm以上10nm以下の範囲であってもよい。
前記積層する工程において、前記ビスマス層の厚さに対する前記アモルファスシリコン層の厚さの比は、0.5以上2.0以下の範囲であってもよい。
前記積層する工程において、前記ビスマス層の厚さに対する前記アモルファスシリコン層の厚さの比は、0.8以上1.8以下の範囲であってもよい。
前記積層する工程において、前記アモルファスシリコン層と前記ビスマス層とをそれぞれ10以上積層してもよい。
前記積層する工程は、15℃以上200℃以下の温度範囲で積層してもよい。
前記積層する工程は、0.002Torr以上0.01Torr以下の範囲のガス圧で行ってもよい。
前記ガス圧は、Ar、He、Ne、KrおよびXeからなる群から選択される不活性ガスの圧力であってもよい。
本発明の燃焼室を備える内燃機関は、前記燃焼室を構成する部品の表面が、上述の断熱材料でコーティングされており、これにより上記課題を解決する。
図2は、本発明の断熱材料を製造する工程を示す模式図である。
図3は、本発明の断熱材料を製造する装置を示す模式図である。
実施例および比較例では、種々の条件でアモルファスシリコン層210(図2)とビスマス層220(図2)との積層体200(図2)を設計し、スパッタリング法を用いて、実施した。
110 アモルファスシリコン
120 ビスマス結晶粒
200 積層体
210 アモルファスシリコン層
220 ビスマス層
300 装置
310 真空チャンバ
320、330 ターゲット
340 基板
350 電源
Claims (14)
- アモルファスシリコンを含有する断熱材料であって、
前記アモルファスシリコン中にビスマス結晶粒が分散しており、
CuKαを線源とする粉末X線回折パターンにおける2θ=27±2°のピークの半値幅から算出される前記ビスマス結晶粒の平均粒径は、2nm以上15nm以下の範囲であり、
前記ビスマス結晶粒に対する前記アモルファスシリコンの体積比は、0.5以上2.0以下の範囲である、断熱材料。 - 前記平均粒径は、3nm以上13.5nm以下の範囲である、請求項1に記載の断熱材料。
- 前記体積比は、0.8以上1.8以下の範囲である、請求項1または2に記載の断熱材料。
- 前記体積比は、0.9以上1.6以下の範囲である、請求項3に記載の断熱材料。
- 前記ビスマス結晶粒は、互いに接触することなく分散している、請求項1~4のいずれかに記載の断熱材料。
- 前記アモルファスシリコンは、ノンドープまたはドープドシリコンからなる、請求項1~5のいずれかに記載の断熱材料。
- 前記ドープドシリコンには、B、Al、GaおよびInからなる群から選択される元素がドーピングされている、請求項6に記載の断熱材料。
- 前記元素のドーピング濃度は、1×1016cm-3以上1×1020cm-3以下の範囲である、請求項7に記載の断熱材料。
- 請求項1~8のいずれかに記載の断熱材料を製造する方法であって、
シリコンからなるターゲットとビスマスからなるターゲットとを用いた物理的気相成長法により、アモルファスシリコン層と、ビスマス層とを交互に積層する工程を包含し、
前記積層する工程において、前記アモルファスシリコン層の厚さは、0.5nm以上10nm以下の範囲であり、前記ビスマス層の厚さは、0.5nm以上10nm以下の範囲であり、
前記ビスマス層の厚さに対する前記アモルファスシリコン層の厚さの比は、0.5以上2.0以下の範囲であり、
前記積層する工程は、15℃以上200℃以下の温度範囲で、0.002Torr以上0.01Torr以下の範囲を満たす、Ar、He、Ne、KrおよびXeからなる群から選択される不活性ガスの圧力下で、前記アモルファスシリコン層と、ビスマス層とを交互に積層する、方法。 - 前記物理的気相成長法は、スパッタリング法である、請求項9に記載の方法。
- 前記アモルファスシリコン層の厚さは、0.8nm以上10nm以下の範囲であり、
前記ビスマス層の厚さは、0.8nm以上10nm以下の範囲である、請求項9または10のいずれかに記載の方法。 - 前記積層する工程において、前記ビスマス層の厚さに対する前記アモルファスシリコン層の厚さの比は、0.8以上1.8以下の範囲である、請求項9~11のいずれかに記載の方法。
- 前記積層する工程において、前記アモルファスシリコン層と前記ビスマス層とをそれぞれ10以上積層する、請求項9~12のいずれかに記載の方法。
- 燃焼室を備える内燃機関であって、
前記燃焼室を構成する部品の表面は、請求項1~8のいずれかに記載の断熱材料でコーティングされている、内燃機関。
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