Precise measurement of thin film elastic constant using picosecond resonant ultrasound spectroscopy

• Project/Area Number: 19360051
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: HIRAO Masahiko Osaka University, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (80112027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): OGI Hirotsugu 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (90252626) ; NAKAMURA Nobutomo 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助教 (50452404) ; TARUMI Ryuichi 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30362643)
• Project Period (FY): 2007 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥19,760,000 (Direct Cost: ¥15,200,000、Indirect Cost: ¥4,560,000); Fiscal Year 2009: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2008: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2007: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
• Keywords: 弾性定数 / ナノ薄膜 / フォノン共鳴 / 極短パルス光計測 / 薄膜 / フェムト秒レーザー / 貴金属 / 低温計測 / ダイヤモンド薄膜 / 非破壊検査

Research Abstract

Accurate evaluation of elastic properties of nanoscale thin films is an important issue in nanoscience and nanotechnology. We have developed the picosecond ultrasound spectroscopy method for the measurement of the elastic constant of nanoscale thin films and present its application to nondestructive evaluation method for reliability of nanomaterials.

Research Products

• [Journal Article] 第一原理計算によるナノ結晶ダイヤモンドの非sp3結合領域の構築とその弾性特性に及ぼす影響の解析 (2009)
  • Author(s): 谷垣健一, 多根井寛志, 草部浩一, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦
  • Journal Title: 日本機械学会論文集A編 75-758 Pages: 1424-1429
  • NAID: 120004837237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 第一原理計算によるナノ結晶ダイヤモンドの非sp3結合領域の構築とその弾性特性に及ぼす影響の解析 (2009)
  • Author(s): 谷垣健一, 多根井寛志, 草部浩一, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦
  • Journal Title: 日本機械学会論文集 A編 75-758 Pages: 1424-1429
  • NAID: 120004837237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 薄膜弾性定数の測定 (2009)
  • Author(s): 平尾雅彦, 荻博次
  • Journal Title: 日本機械学会論文集 A編 75-752 Pages: 397-403
  • NAID: 120004837083
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unusual elastic behavior of nanocrystalline diamond thin films (2008)
  • Author(s): H. Tanei, N. Nakamura, H. Ogi, M. Hirao, R. Ikeda
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. 100 Pages: 16804-16804
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser-Induced Coherent Acoustic Phonons for Measuring Elastic Constants of Ultra-Thin Films (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, A. Uranishi, T. Shagawa, H. Ogi, M. Hirao, M. Nishiyama
  • Journal Title: J. Sol. Mech. Mater. Eng 2 Pages: 1420-1426
  • NAID: 130000079044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stable Elasticity of Epitaxial Cu Thin Films on Si (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, M. Hirao
  • Journal Title: Phys. Rev. B 77 Pages: 245416-245416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recovery of Elastic Constant of Ultrathin Cu Films by Low Temperature Annealing (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, T. Shagawa, M. Hirao
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 92 Pages: 141901-141901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Laser-Induced、Coherent Acoustic Phonons for Measuring Elastic Constants of Ultra-Thin Films (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, A. Uranishi, T. Shagawa, H. Ogi, M. Hirao, M. Nishiyama
  • Journal Title: J. Sol. Mech. Mater. Eng 2 Pages: 1420-1426
  • NAID: 130000079044
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stable Elasticity of Epitaxial Cu Thin Films on Si (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, M. Hirao
  • Journal Title: Physical Review B 77 Pages: 245416-245416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recovery of Elastic Constant of Ultrathin Cu Films by Low Temperature Annealing (2008)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, T. Shagawa, M. Hirao
  • Journal Title: Applied Physics Letters 92 Pages: 141901-141901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Unusual elastic behavior of nanocrystalline diamond thin films (2008)
  • Author(s): H. Tanei. N. Nakamura, H. Ogi, M. Hirao, R. Ikeda
  • Journal Title: Physical Review Letters 100 Pages: 16804-16804
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast Recovery of Elasticity of Cu Thin Films at Room Temperature Studied by Resonant-Ultrasound Spectroscopy (2007)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, T. Nakashima, M. Hirao, M. Nishiyama
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 46 Pages: 4450-4453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fast Recovery of Elasticity of Cu Thin Films at Room Temperature Studied by Resonant-Ultrasound Spectroscopy (2007)
  • Author(s): N. Nakamura, H. Ogi, T. Nakashima, M. Hirao, and M. Nishiyama
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 46 Pages: 4450-4453
  • Peer Reviewed
• [Presentation] サブテラヘルツ超音波によるナノ薄膜の弾性定数計測 (2009)
  • Author(s): 中村暢伴, 加計陽介, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 2009年日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] ピコ秒レーザー超音波法によるSiウェハー中のナノ欠陥評価 (2009)
  • Author(s): 谷垣健一, 荻博次, 平尾雅彦, 松川和人, 原田博文
  • Organizer: 2009年日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 岩手大学
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] ピコ秒レーザー超音波法によるSiウェハー中のナノ欠陥評価 (2009)
  • Author(s): 谷垣健一, 荻博次, 平尾雅彦, 松川和人
  • Organizer: 2009年日本機械学会年次大会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡)
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] ナノ結晶ダイヤモンドの非sp3結合領域とその弾性特性に対する第一原理シミュレーション (2009)
  • Author(s): 谷垣健一, 多根井寛志, 草部浩一, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-04-01
• [Presentation] ピコ秒超音波によるエピタキシャル薄膜の弾性特性評価 (2009)
  • Author(s): 中村暢伴, 加計陽介, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学筑波キャンパス
  • Year and Date: 2009-04-01
• [Presentation] Study on fast recovery of elastic constants of metallic thin films by resonant-ultrasound spectroscopy (2008)
  • Author(s): 中島丈雄, 中村暢伴, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 第29回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台市シルバーセンター
  • Year and Date: 2008-11-13
• [Presentation] 金属薄膜の成膜直後における弾性定数の高速回復現象のモニタリング (2008)
  • Author(s): 中島丈雄, 中村暢伴, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 日本機械学会関西支部第83期定時総会講演会
  • Place of Presentation: 大阪大学豊中キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-15
• [Presentation] ナノ薄膜の弾性特性に関する研究～超音波を利用した弾性定数計測法の開発～ (2008)
  • Author(s): 中村暢伴, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 第39回マイクロマテリアル部門委員会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2008-01-29
• [Presentation] Study on fast recovery of elastic constants of metallic thin films by resonant-ultrasound spectroscopy (2008)
  • Author(s): 中島 丈雄
  • Organizer: 第29回・超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台市シルバーセンター
• [Presentation] 共鳴超音波スペクトロスコピーとピコ秒レーザー超音波法によるCu薄膜の異方性弾性定数の測定 (2008)
  • Author(s): 中島 丈雄
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 中部大学
• [Presentation] ピコ秒レーザー超音波法によるエピタキシャルPt薄膜の弾性定数測定 (2008)
  • Author(s): 加計 陽介
  • Organizer: 日本機械学会 2008年度 年次大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Presentation] Resonant-Ultrasound Spectroscopy and Acoustic-Phonon Measurement for Studying Anisotropic Elastic Constants of Thin Films (2008)
  • Author(s): 中村暢伴
  • Organizer: 35th Annual Rreview of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation
  • Place of Presentation: University of Illinois at Chicago, Chicago, USA
• [Presentation] Annealing Effect on Elastic Constant of Ultrathin Films Studied by Acoustic-Phonon Resonance Spectroscopy (2008)
  • Author(s): 中村暢伴
  • Organizer: 1 st International Symposium on Laser Ultrasonics : Science, Technology and Applications
  • Place of Presentation: Ecole de technologie superieue (ETS), Montreal, Canada
• [Presentation] 異常に大きな弾性ひずみを受ける薄膜内の超音波特性 (2007)
  • Author(s): 中村暢伴
  • Organizer: 非線形現象を利用した非破壊検査・材料評価研究会第6回研究会
  • Place of Presentation: 京大会館
  • Year and Date: 2007-12-19
• [Presentation] Elastic constants of Co/Pt superlattice studied by acoustic measurements and ab initio calculation (2007)
  • Author(s): 多根井寛志, 中村暢伴, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] Elastic Stability of Epitaxial Cu Thin Films: Measurement by Acoustic-Phonon Resonance (2007)
  • Author(s): 中村暢伴, 荻博次, 平尾雅彦
  • Organizer: 第28回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] Elastic constants of Co/Pt superlattice studied by acoustic measurements and ab initio calculation (2007)
  • Author(s): 多根井 寛志
  • Organizer: 第28回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
• [Presentation] Elastic Stability of Epitaxial Cu Thin Films: Measurement by Acoustic-Phonon Resonance (2007)
  • Author(s): 中村 暢伴
  • Organizer: 第28回 超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
• [Presentation] Co/Pt超格子の異常弾性に関する研究:第一原理計算と超音波計測 (2007)
  • Author(s): 多根井 寛志
  • Organizer: 2007年秋季 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学
• [Presentation] レーザー音響フォノン共鳴スペクトロスコピーによるエピタキシャルCu薄膜の弾性定数計測 (2007)
  • Author(s): 中村 暢伴
  • Organizer: 2007年秋季 第68回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 北海道工業大学