2021 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement and control of internal stress in thin film metallic glass using combinatorial technology
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19H02040
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
秦 誠一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50293056)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
櫻井 淳平 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40345385)
岡 智絵美 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70823285)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 内部応力 / 薄膜 / コンビナトリアル技術 / アニール / 薄膜金属ガラス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1) 内部応力評価用薄膜ライブラリを用いたコンビナトリアル評価：内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件（加熱温度，加熱時間）と内部応力の関係を体系的，効率的に解明した．薄膜金属ガラス製ダイアフラム構造と，Siと薄膜金属ガラスのバイモルフカンチレバー構造からなる内部応力評価用薄膜ライブラリでは，十分な内部応力測定結果を得られないということが判明したので，Siばね構造と両持はり構造サンプルを直列に接続した新しい形態の内部応力評価用薄膜ライブラリを試作し，圧縮の内部応力の測定に成功した．
2) 薄膜金属ガラスの構造解析による内部応力制御の原理解明：上記のように，内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて蓄積したRu系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件と内部応力のデータを元に，特徴的な条件で作製したサンプルを，X線回折法による動径分布関数解析，陽電子消滅法による自由体積測定により構造解析を秦，櫻井を中心に行った．これにより，薄膜金属ガラスの内部応力変化のメカニズムついての知見を得た．
3) 内部応力制御されたダイアフラム構造の製作とその応用：以上の検討により，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスの内部応力を±200 MPaの範囲，精度±2 MPaにて自在に制御することを目標に試作を行った．直径400 nm～800 umのダイアフラム構造を製作し，マイクロフォンや圧力センサへ応用し本技術の実証を試みた．
以上の研究成果および関連する研究成果は，２件の査読付き雑誌論文と，２件の招待講演を含む７件の学会発表にて公表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，1) 内部応力評価用薄膜ライブラリを用いたコンビナトリアル評価：内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件（加熱温度，加熱時間）と内部応力の関係を体系的，効率的に解明した．薄膜金属ガラス製ダイアフラム構造と，Siと薄膜金属ガラスのバイモルフカンチレバー構造からなる内部応力評価用薄膜ライブラリでは，十分な内部応力測定結果を得られないということが判明したので，Siばね構造と両持はり構造サンプルを直列に接続した新しい形態の内部応力評価用薄膜ライブラリを試作し，圧縮の内部応力の測定に成功した．
2) 薄膜金属ガラスの構造解析による内部応力制御の原理解明：上記のように，内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて蓄積したRu系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件と内部応力のデータを元に，特徴的な条件で作製したサンプルを，X線回折法による動径分布関数解析，陽電子消滅法による自由体積測定により構造解析を秦，櫻井を中心に行った．これにより，薄膜金属ガラスの内部応力変化のメカニズムついての知見を得た．
3) 内部応力制御されたダイアフラム構造の製作とその応用：以上の検討により，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスの内部応力を±200 MPaの範囲，精度±2 MPaにて自在に制御することを目標に試作を行った．直径400 nm～800 umのダイアフラム構造を製作し，マイクロフォンや圧力センサへ応用し本技術の実証を試みた．
以上の研究成果および関連する研究成果は，２件の査読付き雑誌論文と，２件の招待講演を含む７件の学会発表にて公表した．以上の結果から本年度の進捗状況を「（２）おおむね順調に進展している」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2022年度も引き続き，1) 内部応力評価用薄膜ライブラリを用いたコンビナトリアル評価として，内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件（加熱温度，加熱時間）と内部応力の関係を体系的，効率的に解明する．さらに，Ni系の薄膜金属ガラスも検討する．内部応力評価用薄膜ライブラリとしては，Siばね構造と両持はり構造サンプルを直列に接続した新しい形態の内部応力評価用薄膜ライブラリを引き続き検討し，圧縮の内部応力だけでなく，引張りの内部応力も測定できるように改良を行い，合わせてさらなる測定精度と測定分解能の向上を図る．
2) 薄膜金属ガラスの構造解析による内部応力制御の原理解明として，上記のように，内部応力評価用薄膜ライブラリを用いて蓄積したRu系およびTi系薄膜金属ガラスのAr圧と，アニール条件と内部応力のデータを元に，特徴的な条件で作製したサンプルを，X線回折法による動径分布関数解析，陽電子消滅法による自由体積測定により構造解析を秦，櫻井を中心に行う．これにより，薄膜金属ガラスの内部応力変化のメカニズムついての知見を得る．
3) 内部応力制御されたダイアフラム構造の製作とその応用として，以上の検討により，Ru系およびTi系薄膜金属ガラスの内部応力を±200 MPaの範囲，精度±2 MPaにて自在に制御可能とする．その知見を元に直径400 nm～800 umのダイアフラム構造を製作し，マイクロフォンや圧力センサへ応用し本技術を実証する．
4) 研究の総括と今後の課題の整理として，これまでの研究の総括を行い，薄膜金属ガラスの応力制御を体系的にまとめた論文，データベーベースを発表する．さらに，研究中に新たに発見された課題について整理し，今後の課題とする．
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| Remarks |
「マイクロ・ナノプロセス研究グループ」当研究グループのwebページ
「デライトものづくりAIネットワークプラットフォーム」新技術の社会実装をAIの支援によりナビゲート、技術マッチングするシステム．メーカーの技術者や大学・政府機関などの研究者、学生が抱える「技術課題」をトリガーとして、「技術探索者」と、個人から大企業までの広範な「技術提供者」とのマッチング機会を最大化することを目的としている．
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