2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Heat Transfer Model for Connected Space Using Percolation Theory
| Project/Area Number |
20K20971
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
巽 和也 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90372854)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
|
| Keywords | パーコレーション理論 / ナノワイヤ / ネットワーク構造体 / ワイブル分布 / 2次元サーモリフレクタンス法 / 熱伝導 / 温度分布 / エレクトロマイグレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，確率連結を有する構造体における伝熱経路，熱伝導率，伝熱量に関して，パーコレーション理論と“ゆらぎ”の確率過程を用いたコンパクトな数理モデルの開発とThermal Reflectance Imaging（TRI）法等を用いた実験検証を目的とする．
はじめにTRI法を用いた計測装置の構築とナノワイヤの温度分布計測と解析を行った．TRI計測として高感度カメラ・自動焦点装置・位相限定相関法による位置合わせ・波長選定・パルス光照射・周期通電の機能を有する測定装置を国内で初めて構築した．試料としてソウル大学のProf. S. H. Koとの共同研究により製作したAgナノワイヤを散布した基板を用いた．さらに現象の特性と計測の妥当性を検証するため，ナノワイヤ群の通電・発熱・伝熱特性を数値解析及び逆問題解法により解いた．ナノワイヤ群の温度は一様な分布を示さず，ナノワイヤの数密度とナノワイヤ同士の接点数と接触抵抗に依存する分布が得られた．また温度は電流量の2乗に比例しない分布を示した．さらにナノワイヤの連結構造は通電経路と伝熱による熱拡散に対して異なる効果を示すことが分かった．連結構造を有する構造体の通電と伝熱のモデルはPurdue大学のProf. M. Alam と連携して開発し，確率関数であるWeibull分布により現象を表現できることを示した．また通電と伝熱の複合問題を新たに変数を組み込んだ改良Weibull分布を用いて表すことを提案した．
これに加えて，開発した計測技術とモデルを配線でのエレクトロマイグレーションによるボイド生成・成長・連結，そして配線寿命に適用し，確率連結を有する他の構造体・現象に展開した．配線の寿命はパーコレーション理論とWeibull分布を組み合わせることで表現できる可能性を示し，現在その実証を進めているところである．
|
Research Products
(6 results)
