2020 Fiscal Year Annual Research Report
Formation mechanism of interface between metal and silicon-based materials via decomposition of silver oxide and its application
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18K14028
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
松田 朋己 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30756333)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 分解反応 / ナノ粒子 / 銀 / シリコン / 接合 / 界面構造 / 焼結 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、酸化銀分解反応の活用によって生ずるシリコン系材料/銀間界面構造の形成機構解明ならびにその反応制御による表面機能化プロセスの確立を最終目標としている。申請者はこれまでの研究において、シリコン系材料/銀間における界面形成は、シリコン単結晶や炭化ケイ素の基材表面に存在する自然酸化物層への銀の接合によって実現されることを見出している。そこで2020年度は単結晶シリコンを対象基材とし、「②異種材料間界面構造形成機構の解明」ならびに「③分解反応の機能化に向けたプロセス設計と応用」に取り組んだ。
温度制御した酸化銀および酸化銀分解の駆動に用いる有機溶剤の混合物に対する熱分析、分光分析ならびナノ/マイクロ組織解析を用いたシリコン基材への界面接合性評価を通じて、有機溶剤の最終生成物の分解に伴って原子～ナノスケール銀が生成することにより異種材料間界面が形成されることが明らかとなり、界面形成過程のモデル化を行った。
「分解反応の機能化に向けたプロセス設計と応用」において、当初考案していた酸化銀と金属を複合化させたハイブリッド材料を用いた界面形成プロセスを構築し、250℃において30MPaを超える界面強度を実現した。並行して、ハイブリッド材料を用いた場合に形成される複合化された焼結層/界面における局所的な微細構造・特性評価法として、ナノCTおよびマイクロスケール引張試験を併用した手法を新たに構築した。
以上に加えて、上記の異種材料間界面構造形成機構に基づいて、酸化銀だけでなく他の銀化合物の分解によっても銀が生成され界面形成が実現されることが明らかとなった。そこで、この銀化合物分解・銀生成挙動を利用した複数の新規界面形成プロセスの開発に成功した。
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