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Mechanism of formation of voids by laser

Research Project

Project/Area Number 20K05066
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 26010:Metallic material properties-related
Research InstitutionAichi Institute of Technology

Principal Investigator

坂 公恭  愛知工業大学, 総合技術研究所, 教授 (90023267)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩田 博之  愛知工業大学, 工学部, 教授 (20261034)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsレーザ / ボイド / Si / プラズマ / レーザ照射 / シリコン / 雰囲気
Outline of Research at the Start

レーザ照射によりSi中に発生するボイドの形成機構を解明するため、透過型電子顕微鏡を駆使して、レーザ照射誘起領域(ボイドを含む)を詳細に観察する。また、レーザ照射前後の質量の超精密測定を行い、質量保存則が破綻していないか確認する。これらの結果を総合して、ボイド形成の機構の解明に資す。

Outline of Annual Research Achievements

透過性赤外線レーザを照射することによりSi内部に発生するボイドの形成機構を解明するため、走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡を駆使して、ボイド周辺の欠陥組織を詳細に観察した。その結果、レーザ焦点部はプラズマ化し、プラズマを構成する電子はボイドより離脱するのに対して、Siの陽電子は、レーザ入射の逆方向に沿って移動したものは電子と再結合して最終的には格子間原子に戻るが、レーザの入射方向に沿って移動したものは急冷されるため電子との再結合は起きず、Siの陽電子のままでとどまる。これをフレンケル対の巨大version(Giant pseudo Frenkel pair:GpFP)と名付けた。この成果は、overviewとして内外に公表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

GpFRの存在を発見したことは大きな成果である。これは、当初の計画をはるかに超えたものといえる。

Strategy for Future Research Activity

ボイドの形成機構は解明したが、ボイドの周辺にはSi以外の金属が析出することを発見した。これが外部からの汚染なのか、あるいは内部での核変換かを解明したい。もし後者であれば大発見というべきである。今年度は最終年度に当たるので、これに全力投球する予定である。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Electron Microscopy on Mechanism of Voidage and Cracking in Si by Injection of a Permeable Infra-Red Laser2024

    • Author(s)
      岩田 博之, 坂 公恭
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 88 Issue: 4 Pages: 69-80

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2023032

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Year and Date
      2024-04-01
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Whereabouts of msiing atoms in a laser-injected Si ( Part IV)2024

    • Author(s)
      Hiroyasu Saka, Hiriyuki Iwata
    • Journal Title

      Philosophical Magazine

      Volume: 104 Issue: 1 Pages: 55-67

    • DOI

      10.1080/14786435.2023.2283115

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Electron microscopy on mechanism of voidage and caracking in Si bu onjection of a permeable infra^red laser2024

    • Author(s)
      Hiriyuki Iwata,Hiroyasu Saka,
    • Journal Title

      Materials Transaction

      Volume: 65

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Whereabouts of msiing atoms in a laser-injected Si ( Part III)2023

    • Author(s)
      Hiroyasu Saka, Hiriyuki Iwata, Makoto Tekagi
    • Journal Title

      Philosophial Magazine

      Volume: 103 Issue: 14 Pages: 1345-1359

    • DOI

      10.1080/14786435.2023.2211808

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pre-treatment with Stealth Type Laser Dicing for TEM Sample Preparation2021

    • Author(s)
      岩田博之,高木誠,坂公恭
    • Journal Title

      KENBIKYO

      Volume: 56 Issue: 3 Pages: 139-142

    • DOI

      10.11410/kenbikyo.56.3_139

    • NAID

      130008137912

    • ISSN
      1349-0958, 2434-2386
    • Year and Date
      2021-12-30
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] パルスレーザ集光により生ずるサファイヤ結晶欠陥の性状と加工効率”2021

    • Author(s)
      岩田博之、河口大祐、坂公恭
    • Journal Title

      愛知工業大学総合技術研究所の研究報告

      Volume: 23 Pages: 64-65

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Whereabouts of missing atoms in a laser-injected Si (Part Ⅱ) Precision mass measurement of a laser-injected Si wafer and re-examination by transmission electron microscopy2021

    • Author(s)
      H.Saka, H.Iwata
    • Journal Title

      名古屋大学電子光学研究のあゆみ

      Volume: 32 Pages: 18-26

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Effects of Atmosphere and Temperature on Microtribology between Silicon Single Crystals2020

    • Author(s)
      高木誠、長江昂亮、木内亮介、岩田博之、坂公恭
    • Journal Title

      Journal of the Japan Institute of Metals and Materials

      Volume: 84 Issue: 9 Pages: 304-309

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2020014

    • NAID

      130007890406

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • Year and Date
      2020-09-01
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Book] 問題と解答 結晶電子顕微鏡学2023

    • Author(s)
      坂 公恭
    • Total Pages
      157
    • Publisher
      内田老鶴圃
    • ISBN
      4753656519
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Book] Practical electron microscopy of lattice defects2021

    • Author(s)
      Hiroyasu Saka
    • Total Pages
      308
    • Publisher
      World Scientific Publishing Co.
    • ISBN
      9789811234699
    • Related Report
      2021 Research-status Report 2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

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