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Advance in electro-fine-injection for super-long metallic micro/nanowire growth by high density electron flow

Research Project

Project/Area Number 20H02026
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Kimura Yasuhiro  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70803740)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
Keywords機械材料・材料力学 / 原子拡散 / エレクトロマイグレーション / 金属ファインワイヤ / インジェクション / ファインマテリアル
Outline of Research at the Start

近年、マイクロ・ナノサイズの微細材料であるファインマテリアルに関する研究関心が高まる一方で、ファインマテリアル特有の優れた性質を維持したスケールアップが困難という理由から、大型構造物への画期的な応用事例は未だなく、機械材料としての産業利用は遅々としているのが現状である。本研究はそれを突破するために、ファインマテリアルの身近で多用される材料化を目標に掲げ、極細な径を有する1次元ファインワイヤの「超長化」と「単結晶化」を同時実現する先駆的な、電子流による原子拡散を利用した革新的な金属微小射出技術「金属エレクトロファインインジェクション技術」の深化と実用化を図る。

Outline of Final Research Achievements

This work has attempted the electron-flow-driven metallic fine injection method due to high pressure induced by the accumulation of atoms during electromigration. The results show the suggestions of the feasibility of this technique through the following three studies: the establishment of electron-flow-driven metallic fine injection method, the acceleration of wire injection speed based on clarification of injection mechanism, and control and evaluation of material properties of injected wires.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

創製されたファインワイヤは良好な機械特性、特に高強度を示すことから、これまで化学センサ等の機能材料としての働きに限定されてきたファインワイヤの応用事例を機械材料分野にまで拡張させる成果である。また考案された原子拡散制御手法を発展させることは、ワイヤの射出速度の制御に資するのみならず、ワイヤの直径、長さおよびその幾何形状の制御をも可能にし、これまでにない新たなファインマテリアルを作り出す創製手法の基盤技術となることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Electromigration-Driven Crystallinity Design of Metallic Nanowire2022

    • Author(s)
      KIMURA Yasuhiro
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 71 Issue: 9 Pages: 735-741

    • DOI

      10.2472/jsms.71.735

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2022-09-15
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Intermetallic compound formation inhibiting electromigration-based micro/nanowire growth2021

    • Author(s)
      Kimura Yasuhiro、Ju Yang
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science & Technology B

      Volume: 39 Issue: 6 Pages: 062803-062803

    • DOI

      10.1116/6.0001271

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Equilibrium current density balancing two atomic flows in coupled problems of electromigration and thermomigration in unpassivated gold film2020

    • Author(s)
      Y.Kimura and Y.Ju
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 10 Issue: 8 Pages: 085125-085125

    • DOI

      10.1063/5.0011417

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 電子流による原子拡散に基づくマイクロ・ナノワイヤ創製法の開拓2022

    • Author(s)
      木村 康裕
    • Organizer
      日本応用物理学会 東海NFRW・若手チャプタージョイントワークショップ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ナノスカイビング法を用いた相変化ナノワイヤの創製2022

    • Author(s)
      白澤 拓磨, 木村 康裕, 徳 悠葵, 巨 陽
    • Organizer
      日本機械学会 M&M 2022 材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Ti-6Al-4Vにおける電流印加による転位挙動の動的観察2022

    • Author(s)
      礒井 宙, 木村 康裕, 徳 悠葵, 巨 陽
    • Organizer
      日本機械学会 M&M 2022 材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of metallic nanogaps using grain boundary diffusion based on electromigration2022

    • Author(s)
      Yu Nobuoka, Yasuhiro Kimura, Yuhki Toku, Yang Ju
    • Organizer
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An electromigration-based injection system manufactured by microfabrication2022

    • Author(s)
      Sota Nakashima, Yasuhiro Kimura, Yuhki Toku, Yang Ju
    • Organizer
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] On Selective Fabrication of Metallic Micro/Nanomaterials in Electromigration-based Injection System2021

    • Author(s)
      Yuta Ito, Yasuhiro Kimura, Yuhki Toku, and Yang Ju
    • Organizer
      2021 5th International Conference on Nanomaterials and Biomaterials
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高密度電子流による原子拡散に基づく金属マイクロ・ナノワイヤ創製2021

    • Author(s)
      木村康裕
    • Organizer
      日本材料学会 東海支部 第1回イブニングセミナー
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] On growth technique of electromigration-based free-standing Al micro/nanowires2021

    • Author(s)
      Yasuhiro Kimura, and Yang Ju
    • Organizer
      The 64th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN)
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 名古屋大学大学院工学研究科 マイクロ・ナノ機械理工学専攻 材料強度・評価学研究グループ

    • URL

      https://www.mech.nagoya-u.ac.jp/ju/

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      2022 Annual Research Report 2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 名古屋大学工学研究科マイクロ・ナノ機械理工学専攻 材料強度・評価学研究グループ

    • URL

      http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/ju/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノワイヤ製造装置およびナノワイヤ製造方法2020

    • Inventor(s)
      木村康裕,巨陽
    • Industrial Property Rights Holder
      木村康裕,巨陽
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Patent Publication Number
      2022-041761
    • Filing Date
      2020
    • Acquisition Date
      2022
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノワイヤ製造装置およびナノワイヤ製造方法2020

    • Inventor(s)
      木村康裕,巨陽
    • Industrial Property Rights Holder
      木村康裕,巨陽
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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