2022 Fiscal Year Annual Research Report
Advance in electro-fine-injection for super-long metallic micro/nanowire growth by high density electron flow
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20H02026
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
木村 康裕 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70803740)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| 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 / インジェクション / ファインマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である令和4年度は、電子流によるエレクトロファインインジェクション(電子流駆動型金属微小射出)機構の最適化に向けた原子濃度解析とインジェクション機構により創製されたワイヤの特性評価、ならびにその応用展開の探索を試み、以下の研究実績を得た。
(II-1)射出機構の最適化に向けたマルチフィジックス解析による原子濃度解析：前年度に確立したマルチフィジックス解析手法を用い、原子濃度分布の取得を試みた。前年度まで実現していた2次元解析から踏み込み、3次元解析および非定常問題を扱うことが可能になった。結果として、射出機構の形状および金属結晶粒分布が原子濃度分布およびワイヤ幾何形状に大きく作用することを見いだし、所望のワイヤを射出するための方策を提案が可能になった。
(III)ワイヤの特性評価
(III-1)単結晶化のための射出条件の究明： 実験によってワイヤの単結晶化の鍵として、ワイヤ射出手前の原子拡散中における核形成に着目した。特に壁面においてより多くの核形成が生じることを実験的に見いだし、当該現象がどのような条件下で生じるかを透過型電子顕微鏡(TEM)を活用した構造解析を行うことによって、射出速度と結晶性の関係性を密に調査した。結果として単結晶化可能なワイヤ射出条件を見出した。
(III-2)超長ワイヤの機械的特性評価： TEM内におけるその場引張試験を実施し、破断強度とワイヤ変形挙動の相関を明らかにした。結果として創製した単結晶ワイヤは寸法効果によって高い強度を発現することを実験的に確認した。一方で、一度発生した微小欠陥を起点に破壊を引き起こす脆性破壊を示した。これは既存の報告と一致することから、創製したワイヤが高い品質であることを示す。
(IV)ワイヤの応用展開： 開発した本技術のシーズ確立のために、産学連携の場で多くの成果報告を行い、マクロ機械材料応用としてのきっかけを掴んだ。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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