2012 Fiscal Year Annual Research Report
形態制御金属ナノ要素配列薄膜の創製と新奇機械特性の階層型解明
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24686018
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Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
澄川 貴志 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80403989)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノ要素 / ナノ構造 / 変形 / 破壊 / 金属 |
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| Research Abstract |
1、低温制御動的斜め蒸着装置の開発
基板温度を低温に制御できる動的斜め蒸着装置を開発・作製した.基板を保持するホルダー内部に液体窒素を循環させることにより,基板を0℃以下まで冷却することができる.本装置を用いて,らせん型銅ナノ要素集合薄膜の試作を行った.銅は,これまでにナノ要素集合薄膜作製に用いられてきた材料(セラミックス等)に比べて融点が低いことから,表面拡散速度が速く,ナノ要素集合薄膜の作製が困難な材料とされている.成膜の結果,高さ約300nm,3巻きのらせん形状を有する銅ナノ要素が集合した薄膜の作製に成功した.蒸着角を調整することにより,異なるらせん形状有するナノ要素を取得できることを明らかにした.
2、ナノ要素の構造解析
模擬材料として試作したニッケルナノ要素集合薄膜中のナノ要素に対してTEMを用いた構造解析を実施し,ナノ要素の内部構造の観察に成功した.電子線回折像により,ナノ要素の結晶性について観察した.また,400℃の熱処理により,結晶性が著しく改善されることを明らかにした.3、疲労試験の実施
H25年度実施項目を前倒し,ニッケルナノ要素集合薄膜を用いて疲労試験手法の開発を行った.ニッケルナノ要素集合薄膜の上部にキャップ層を設け,そこに金属製のカンチレバーを接合し,カンチレバー端部に負荷を与えることで,ナノ要素集合薄膜を破壊させることができる.複数の試験片を用いてS-N曲線の取得を試み,ナノ要素集合薄膜が有する特有の疲労挙動を明らかにした.さらに,ナノ要素単体に適用できるTEM内その場透過観察負荷試験手法および両振り・高サイクル疲労試験手法を開発した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
H24年度実施項目であった,低温制御動的斜め蒸着装置の開発およびナノ要素の構造解析に関しては,予定通り達句することができた.また,本研究の目的の一つである銅を用いたナノ要素集合薄膜の作製にも成功した.計画が順調に進んだため,次年度(H25年度)実施予定の一方向変形試験や疲労試験についてもすでに着手しており,サンフル作製のための接合手法や負荷手法の開発および確認をすでに行っている.
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は,H24年度開発の一方向負荷試験および疲労試験手法を用いて銅ナノ要素集合薄膜の機械特性評価を行う.また,要素単体に対する負荷手法および疲労き裂進展手法を開発し,H26年度に実施するメカニズム解明に必要な実験データを取得する.さらに熱処理後の強度特性評価も実施する.
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H24年度に購入した動的斜め蒸着装置に関して,申請時に設計していた装置よりも高精度且つ低コスト化できる仕様に改良・変更したためその差額が生じた.一方,H24年度に作成した供試材について検討した結果,次年度実施予定のき裂進展挙動観察のためには,当初購入予定のデジタル顕微鏡の仕様に対して拡大率の大きいレンズを追加購入する必要が明らかとなったため,その購入費用に充当する.
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