抄録
窒化珪素セラミックスの特性は、焼結助剤として添加する添加物(主に希土類元素)の種類により大きく変化することが経験的に知られているが、添加物効果の原子レベルの起源は未だ明らかとなっていない。そこで本研究では走査型透過電子顕微鏡法(STEM)を用いて、粒界アモルファス層中の添加元素位置を直接観察し、その効果の原子メカニズムを解明することを目的とした。 STEM Z-contrast法による粒界構造観察により、La原子は結晶/アモルファス層界面に優先的に偏析することが明らかとなった。詳細に偏析サイトを解析したところ、第一原理計算により予測された表面吸着サイトと本観察結果は良い一致を示した。このようなLa原子の結晶粒表面での挙動が、特定の結晶面の成長を著しく阻害し、非常に異方性の強い結晶粒成長挙動を引き起こす起源であると考えられる。