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微視機構の操作に立脚した薄膜付着強度の尺度の確立と評価法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 08455050
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

阿部 博之  東北大学, 総長 (00005266)

研究分担者 丹野 顯  宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90113860)
萱場 智雄 (萓場 智雄)  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60250677)
坂 真澄  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20158918)
研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
8,100千円 (直接経費: 8,100千円)
1997年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
1996年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
キーワードダイヤモンド薄膜 / 付着強度 / 核発生密度 / 単独核破壊試験 / 第一原理分子動力学 / 超音波透過特性 / せん断応力 / 圧子押し込み試験 / 表面点欠陥 / 圧子押込み試験 / 超音波 / 透過波形 / 周波数特性
研究概要

1.基板上に発生する核に着目した気相合成ダイヤモンド薄膜の付着強度評価について検討を行うため、電子顕微鏡内において破壊試験を実行し、単独核の基盤への付着力を評価することに成功した。
2.ダイヤモンド薄膜に対して斜めに入射させた超音波の透過特性を計測し、付着状態との関連の検討を行った。実験値と理論計算値を比較することにより、界面におけるせん断応力の伝達特性の違いが透過率に影響を与えることが明確となり、斜入射超音波透過特性を計測する本手法が1に示した核に基づく薄膜の付着状態を定量的に評価するものであることを検証した。
3.ダイヤモンド薄膜に対し、ビッカーズ圧子を押し込むことによるはく離破壊試験を行い、押し込み時の荷重-変位曲線より得られる散逸エルネギから基板の塑性変形に要したエネルギを除去し、薄膜のはく離進展に伴って解放されたエネルギを実験的に算出した。この結果から、複数の核により基板に付着する薄膜の付着強度をビッカーズ試験により定量評価する手順の検討を行った。
4.3に記した破壊試験から得られた薄膜の付着強度を、2で行った斜入射超音波透過特性に基づく付着状態の評価結果と比較し、核の微視付着力に準拠した薄膜の付着強度を非破壊定量評価する手法について検討した。さらに化学結合の電子軌道状態を取り扱う第一原理分子動力学を新たに導入して、先に提案した単独核の基板との結合のモデルを改良し、基板表面の点欠陥においてのみダイヤモンドが基板と共有結合し、これ以外では結合しないことを確認して、界面での超音波透過特性との関連についての検討を行った。

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (29件)

  • [文献書誌] 神谷 庄司・佐藤 真樹・坂 真澄・阿部 博之: "石英ガラス基板上におけるダイヤモンド薄膜の破壊挙動" 日本機械学会関西支部 第72期定時総会講演会 講演論文集. 5-33-5-34 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M, Saka・S, sato and H, Abe: "Quantitative NDE of Diamond Film Adhesion Using an Ultrasonic Angle-Beam Technique" NDT & E International. 30. 305-311 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S, Kamiya・H, Takahashi・M, Saka and H, Abe: "Direct Measurement of the Adhesive Fracture Resistance of CDV Diamond Particles" Application of Fracture Mechanics in Electronic Packaging,ASME. AMD-222/EEP-20. 169-174 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S, Kamiya・S, sato・M, Saka and H, Abe: "Fracture Toughness Estimation of Thin Chemical Vapor Deposition Diamond Films Based on the Spontaneous Fracture Behavior on Quartz Glass Substrates" Journal of Applied Physics. 82. 6056-6061 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神谷 庄司・浅田 伸司・丹野 顯・坂 真澄・阿部 博之: "圧子押し込みによるダイヤモンド薄膜の破壊挙動実時間観察" 日本機械学会東北支部 第33期総会・講演会講演論文集. 115-116 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 萱場 智雄・井上 昭徳・坂 真澄・阿部 博之: "ダイヤモンド核発生過程解明への分子動力学アプローチ" 日本機械学会東北支部 第33期総会・講演会講演論文集. 125-126 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 萱場 智雄・井上 昭徳・坂 真澄・阿部 博之: "分子動力学によるダイヤモンド核発生の数値シミュレーション" 日本機械学会 第75期通常総会講演会 講演論文集. 掲載予定. (1998)

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    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神谷 庄司・佐藤 真樹・坂 真澄・阿部 博之: "気相合成ダイヤモンド薄膜中の残留応力" 日本機械学会 第75期通常総会講演会 講演論文集. 掲載予定. (1998)

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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 萱場 智雄・水上 剛志・坂 真澄・阿部 博之: "基板傷つけ処理を考慮したダイヤモンド核発生の三次元数値シミュレーション" 日本機械学会論文集(A編). 掲載予定. (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (M.Sato, M.Saka and H.Abe): "Spontaneous Fracture Behavior of Diamond Thin Film on Quartz Glass Substrate" Prepr.of Jpn.Soc.Mech.Eng.No.974-1. 5-33-5-34 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Saka (S.Sato and H.Abe): "Quantiative NDE of Diamond Film Adhesion Using an Ultrasonic Angle-Beam Technique" NDT & E International. Vol.30, No.5. 305-311 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (H.Takahashi, M.Saka and H.Abe): "Direct Measurement of the Adhesive Fracture Resistance of CVD Diamond Particles" Application of Fracture Mechanics in Electronic Packaging, ASME. AMD-222/EEP-20. 169-174 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (M.Sto, M.Saka and H.Abe): "Fracture Toughness Estimation of Thin Chemical Vapor Depostion Diamond Films Based on the Spontaneous Fracture Behavior on Quartz Glass Substrates" Journal of Applied Physics. Vol.82, No.12. 6056-6061 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (S.Asada, K.Tanno, M.Saka and H.Abe): "Real Time Observation of the Fracture Process of Diamond Films Due to Indentation" Prepr.of Jpn.Soc.Mech.Eng.No.981-1. 115-116 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kayaba (A.Inoue, M.Saka and H.Abe): "Approach to Solving Process of Nucleation of Diamond by Molecular Dynamics" Prepr.of Jpn.Soc.Mech.Eng.No.981-1. 125-126 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kayaba (A.Inoue, M.Saka and H.Abe): "Numerical Simulation of Nucleation of Diamond by Molecular Dynamics" Prepr.of Jpn.Soc.Mech.Eng.(to be published).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (M.Sato, M.Saka and H.Abe): "Residual Stress in Thin CVD Diamond Films" Perpr.of Jpn.Soc.Mech.Eng.(to be published).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kayaba (T.Mizukami, M.Sada and H.Abe): "Three Dimensional Numerical Simulation of Nucleation of Diamond by Considering Surface Pretreatment of Substrate" Trans.JSME (A). (to be published).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Kamiya (H.Takahashi, M.Saka and H.Abe): "Direct Measurement of the Adhesive Fracture Resistance of CDV Diamond Particles" Application of Fracture Mechanics in Electronic Packaging,ASME. AMD-222/EEP-20. 169-174 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] S.Kamiya (M.Sato, M.Saka and H.Abe): "Fracture Toughness Estimation of THin Chemical Vapor Deposition Diamond Films Based on the Spontaneous Fracture Behavior on Quartz Glass Substrates" Journal of Applied Physics. 82・12. 6056-6061 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 神谷 庄司(浅田神司, 丹野 顯, 坂 真澄, 阿部博之): "圧子押込みによるダイヤモンド薄膜の破壊挙動実時間観察" 日本機械学会東北支部第33期総会・講演会講演論文集. 掲載予定. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 萱場 智雄(井上昭徳, 坂 真澄, 阿部博之): "ダイヤモンド核発生過程解明への分子動力学アプローチ" 日本機会学会東北支部第33期総会・講演会講演論文集. 掲載予定. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 萱場 智雄(井上昭徳, 坂 真澄, 阿部博之): "分子動力学によるダイヤモンド核発生の数値シュミレーション" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集. 掲載予定. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 神谷 庄司(佐藤真樹, 坂 真澄, 阿部博之): "気相合成ダイヤモンド薄膜中の残留応力" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集. 掲載予定. (1998)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 笹川 和彦(中村直章,坂 真澄,阿部博之): "角部に丸みを有する金属薄膜配線のエレクトロマイグレーション" 日本機械学会 平成8年度材料力学部門講演会 講演論文集(B). No. 96-10. 481-482 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] M. Saka (S. Sato and H. Abe): "Quantitative Nondestructive Evaluation of Adhesion of Diamond Film Using Ultrasonic Angle Beam Technique" NDT & International. (掲載予定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 神谷 庄司(佐藤真樹,坂 真澄,阿部博之): "石英ガラス基板上におけるダイヤモンド薄膜の破壊挙動" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会 講演論文集. (掲載予定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] 笹川 和彦(本間良和,坂 真澄,阿部博之): "折れ曲がる金属薄膜配線のエレクトロマイグレーション" 日本機械学会 第74期通常総会講演会 講演論文集. (掲載予定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K. Sasagawa (Y. Honma, M. Saka and H. Abe): "Analysis of Electromigration in Angled Metal Line" Experimental/Numerical Mechanics in Electronic Packaging. 1(掲載予定). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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