2015 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化金属ナノワイヤ面ファスナーの創製と電子輸送・ナノ力学機構の解明
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26249001
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
巨 陽 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60312609)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細井 厚志 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60424800)
森田 康之 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90380534)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / マイクロ・ナノデバイス / ナノワイヤ配列 / 面ファスナー / 常温実装 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（Ⅰ－３）パターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製 アルミニウムの陽極酸化プロセス、電着プロセス、微細加工プロセスによりパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現した。まずシリコン基板上にスパッタ蒸着法によりパターン状のクロム薄膜を形成し、その後同様にしてパターン状のCu薄膜を形成した。ここでクロムはCu薄膜の定着のために用いた。次にシリコン基板上にレジストを塗布し、レジスト上にCu薄膜を形成した。このCu薄膜は陽極酸化プロセス及び電着プロセスで電極として用いた。続いてレジスト及びCu薄膜上に絶縁膜をコーティングし、電着プロセスでの絶縁性をもたせた。そしてCu薄膜上にパターン状のアルミニウムを蒸着し、陽極酸化プロセスによりポーラスアルミナを形成した。また、電着プロセスにより、作製したポーラスアルミナ内へCuを充填した。さらに、レジストを除去し、水酸化ナトリウム水溶液を用いたエッチングプロセスによりポーラスアルミナを除去することによって、ECNSFの創製を実現した。
（Ⅱ－２）ECNSFの多チャンネル電子輸送機構の解明 作成したECNSFを用いて、Cu薄膜をコーティングした導電性基板に接続させ、単一ECNSFの多チャンネル電子輸送機能を評価した。また、ナノワイヤの直径、密度などによるECNSFの多チャンネル電子輸送機能に及ぼす影響を明らかにした。
（Ⅲ－２）ECNSFのナノ力学特性の解析 作成したECNSFを用いて、Cu薄膜を有する基板に接着させ、ECNSFへの予荷重とECNSFの電気抵抗との関係を計測した。また、電気抵抗と接触表面積の関係からECNSFのファンデルワールス力の評価モデルを構築した。さらに、ファンデルワールス力を分離したECNSFのフック＆ループ構造のナノ力学特性の評価モデルを構築した。
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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
当初予定されていた本年度の研究計画が順調に実施されており、64ピンのパターン状電気伝導ナノワイヤ面ファスナーの創製を実現し、その電気的および力学的特性評価にも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（Ⅰ－４）パターン状ECNSFの最適化 前年度で得られたECNSFの多チャンネル電子輸送機能及び金属ナノワイヤ間に働く接合力に関する知見を反映させ、アルミニウムの陽極酸、電着、微細加工プロセスにおける溶液の選定や、溶液濃度、電圧、電流、温度、時間など各パラメータの調整を行い、パターン状ECNSFの最適化を実現する。
（Ⅱ－３）ECNSF接着試験体の多チャンネル電子輸送機能の解析 二つのECNSFを接着させ、ECNSFの面積やナノワイヤの直径、長さ、配列密度などに支配されるECNSFの多チャンネル電子輸送機能の理論評価モデルを構築する。さらに、パターン状ECNSFの面積や、個数、周期などとECNSFの電気伝導特性との関係を実験と理論の両面で明らかにする。
（Ⅲ－３）ECNSF接着試験体の機械的強度特性の解析 二つのECNSFを接着させ、ECNSF接着試験体の引張強度、せん断強度、衝撃強度などについて試験を行う。SEMやTEMなどの電子顕微鏡観察によりECNSFの破壊形態を明らかにした上で、ナノワイヤ性状やナノワイヤ密度、ナノワイヤ面ファスナー構造がECNSF接着の機械的強度特性に及ぼす影響を解明する。
（Ⅳ－１）ECNSFによる電子パッケージの表面実装の実現 これまでの研究成果を踏まえ、電子パッケージ及び配線基板上のECNSF作製を実現する。また、ECNSFによる電子パッケージと配線基板との接合を実現し、常温でのエレクトロニクス実装を実現する。さらに、本研究では、ナノワイヤ間の接合力を利用して、電子パッケージと配線基板との接続を実現するため、電子パッケージの繰り返し装着も可能となり、ここでその機能性についても評価する。
（Ⅳ－２）ECNSFの電流伝導および機械的強度特性の制御 ECNSFの寸法、周期、ピン数の最適化を行い、ECNSFの電流伝導および機械的強度特性の制御を実現する。
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