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原子拡散と再配列の制御によるメタリックナノワイヤの創製と機械的・電気的特性評価

Research Project

Project/Area Number 17656036
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

坂 真澄  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (20158918)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 笹川 和彦  弘前大学, 理工学部, 助教授 (50250676)
燈明 泰成  東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (50374955)
Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywordsナノ材料 / メタリックナノワイヤ / エレクトロマイグレーション / 原子再配列 / ボトムアップ技術 / 単結晶
Research Abstract

最終年度は,現象論的ではあるがAlを用いて初めて作製に成功したナノワイヤについて研究を遂行し,以下のような研究実績を得た。
1.メタリックナノワイヤの機械的特性評価
エレクトロマイグレーションにより拡散した原子を集約して作製したAlナノワイヤを結晶方位解析装置により分析した。その結果,本Alナノワイヤが単結晶であることが明らかとなった。一般に単結晶材料はバルク材料と比較して極めて高い強度を有することから,実現したAlナノワイヤが優れた機械的強度を有するものと判断した。以上の知見を踏まえ,基板と垂直に固定されたAlナノワイヤについて,一端が固定で他端が単純支持の状態を形成し,単純支持端に近接した位置に集中力を負荷することでナノワイヤ部に巨大な応力を生み出すことができ,かつ大気中で実施できる簡易強度試験方法を考案した。
2.応用性検討
微細で高強度,良導電性を有するメタリックナノワイヤの応用性について調査,検討した結果,実現したAlナノワイヤを含むメタリックナノワイヤは今後電子デバイスやマイクロマシンの新規構造部材や電気的新素材として極めて有望であると判断された。そこで,メタリックナノワイヤを利用する上で必須となるナノワイヤの接合技術に関する基礎的検討を行った。メタリックナノワイヤ同士を対向させた接触部に直流電流を付与して生じるジュール発熱を利用して,接触部を局所的に溶融し,同ナノワイヤ同士を直線的または立体的に接合できることを実証した。さらに本接合技術によるナノアクチュエータの創製について検討した。
本研究での取り組みはいずれも現象論的であり,今後の学術基盤の確立と応用展開が望まれるが,本研究成果は今後のナノテクノロジーの発展に資するところ大である。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2007 2006 2005

All Journal Article (7 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Fabrication of Al Line for Generating Thin Wire by Electromigration2007

    • Author(s)
      K.Kato, (M.Saka)
    • Journal Title

      Proc. 1st Tohoku-PNU Joint Workshop on Mechanical Science Based on Nanotechnology

      Pages: 28-29

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 鉛フリーはんだのエレクトロマイグレーション耐性に関する研究2007

    • Author(s)
      古原 徹, (長谷川孝, 坂 真澄, 山下満男)
    • Journal Title

      日本機械学会 東北学生会第37回卒業研究発表講演会講演論文集

      Pages: 53-54

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 多結晶およびバンブー構造Al配線におけるエレクトロマイグレーション損傷しきい電流密度2006

    • Author(s)
      笹川 和彦, (山路 尚, 福士翔大)
    • Journal Title

      応用物理学会 薄膜・表面物理分科会第12回LSI配線における原子輸送・応力問題研究会予稿集

      Pages: 21-22

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 折れ曲がるバンブー構造配線のエレクトロマイグレーション損傷しきい電流密度2006

    • Author(s)
      笹川 和彦, (山路 尚, 福士翔大)
    • Journal Title

      日本機械学会 2006年次大会講演論文集(1) No.06-1

      Pages: 907-908

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 半導体集積回路配線におけるエレクトロマイグレーション損傷しきい電流密度の評価2006

    • Author(s)
      笹川 和彦, (山路 尚, 福士翔大)
    • Journal Title

      エレクトロニクス実装学会MES2006第16回マイクロエレクトロニクスシンポジウム論文集

      Pages: 267-270

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fabrication of Al Thin Wire by Utilizing Controlled Accumulation of Atoms Due to Electromigration2006

    • Author(s)
      M.Saka (R.Nakanishi)
    • Journal Title

      Mater.Lett. (印刷中)

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      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fabrication of Al Nanowire by Utilizing Electromigration2005

    • Author(s)
      R.Nakanishi (M.Saka)
    • Journal Title

      Proc.3rd Int.Symp.on Mechanical Science based on Nanotechnology

      Pages: 181-182

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      2005 Annual Research Report
  • [Book] サイエンス&テクノロジー2006

    • Author(s)
      新宮原 正三, (笹川和彦 ほか13名)
    • Total Pages
      206
    • Publisher
      金属微細配線におけるマイグレーションのメカニズムと対策
    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノ材料接合方法,ナノ材料切断方法,ナノ材料接合装置およびナノ材料切断装置2007

    • Inventor(s)
      燈明泰成, 坂 真澄, 村岡幹夫
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東北大学, 国立大学法人秋田大学
    • Industrial Property Number
      2007-089547
    • Filing Date
      2007-03-29
    • Related Report
      2006 Annual Research Report

URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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