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Dynamic observation of crystal slips in silicon under fatigue loading

Research Project

Project/Area Number 19K04091
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

Kamiya Shoji  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00204628)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsシリコン / 疲労 / 結晶欠陥 / silicon / fatigue / crystal slip / crystal defect / 疲労過程 / 電子顕微鏡観察 / 疲労結晶すべり
Outline of Research at the Start

シリコンには常温でも結晶に微小なすべり変形が生じ、繰返し負荷により疲労破壊を起こすと考えられる。本研究では、この疲労過程を定量解析する端緒を拓くことを目指す。
IoTや自動運転等に象徴される近未来に向けて、人間の感覚を代行拡張するマイクロデバイスの信頼性は、安全安心社会実現の成否を握る重要な課題である。しかし、センサー等の構造材料として多用されるシリコンの疲労については、表面酸化膜を起因とする米国発の不明瞭な主張が通説となって以来、真相の解明が滞っていた。本研究により疲労寿命に至る基本的な欠陥集積過程の定量化に新たな突破口が拓かれ、次世代社会へ向けた我が国発の信頼性技術の新展開が期待される。

Outline of Final Research Achievements

While the state power violated human rights and the Constitution, a world-first discovery was achieved over the characteristic crystal defect structures grown in silicon under compressive fatigue loading.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国家権力による感染症拡大防止名目の人権侵害によって学問の自由を保障する憲法が無力化されるという異常事態の中、研究者として実行し得る範囲の精一杯の努力により、当初予期しなかった世界初の画期的観察結果がもたらされた。この成果は、原子爆弾の開発による大量殺戮が結果的に戦争の終結をもたらしたとも喧伝される史実とならんで、大きな学術的かつ社会的意義を有すると賞賛されるものになり得ると考えられる。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] The origin of fatigue fracture in single-crystal silicon2022

    • Author(s)
      H. Izumi, T. Kita, S. Arai, K. Sasaki, and Shoji Kamiya
    • Journal Title

      Journal of Materials Science

      Volume: 57 Pages: 8557-8566

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The origin of fatigue fracture in single-crystal silicon2022

    • Author(s)
      H.Izumi, T. Kita, S. Arai, K. Sasaki, S. Kamiya
    • Journal Title

      Journal of Material Science

      Volume: 57 Issue: 18 Pages: 8557-8566

    • DOI

      10.1007/s10853-022-07055-5

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 切欠き先端近傍におけるせん断応力場におけるシリコンの結晶すべり系と疲労損傷2023

    • Author(s)
      shoji kamiya
    • Organizer
      日本機械学会2023年年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シリコンの疲労破壊 「なんとなく、メタリック」2021

    • Author(s)
      神谷 庄司
    • Organizer
      日本機械学会材料力学部門「ナノ・マイクロ疲労研究会」第4回研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 繰返し圧縮負荷によるシリコン単結晶中の結晶欠陥集積と疲労亀裂進展の電子顕微鏡解析2021

    • Author(s)
      神谷 庄司
    • Organizer
      2019年度日本機械学会年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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