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内部摩擦の微小塑性理論の発展と金属薄膜の力学特性評価への応用

研究課題

研究課題/領域番号 12450258
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 金属物性
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

西野 洋一  名古屋工業大学, 工学部, 助教授 (50198488)

研究分担者 浅野 滋  名古屋工業大学, 工学部, 教授 (10024267)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 6,500千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2000年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
キーワード内部摩擦 / 微小塑性 / 薄膜材料 / LSI配線 / 金属薄膜 / 転位 / 機械的性質 / 塑性変形 / 金薄膜 / 薄膜 / 銅
研究概要

薄膜材料の内部摩擦の振幅依存性を解析して,薄膜を基板に積層したままの状態で微小塑性に基づく力学応答を非破壊的に評価する方法を確立し,Al薄膜,Cu薄膜およびAu薄膜の力学物性評価に応用した結果,以下の結論が得られた.
(1)内部摩擦の構成式により,薄膜材料の測定データから薄膜のみに起因する内部摩擦を計算できる.その結果,Al薄膜やCu薄膜の内部摩擦はそれぞれバルクの実測値と同じオーダーであることを確認した.しかし,薄膜における内部摩擦の振幅依存性はバルクと比べて2桁も高い歪領域で観測されており,膜厚が小さいほど振幅に依存する成分は高歪側に移行した.
(2)内部摩擦の微小塑性理論に基づいて振幅依存性データを解析することにより,10^<-9>のオーダーの塑性歪を応力の関数として算出できる.Al薄膜やCu薄膜では膜厚が小さくなると急激に塑性変形しにくくなっており,変形応力の膜厚変化は低温ほど顕著であることがわかった.さらに結晶粒径が膜厚以上の大きさの場合,微小塑性の変形応力は膜厚に反比例して変化する.このような膜厚効果は,薄膜表面と薄膜/基板界面で両端を固定された転位が張り出して往復運動することに起因する.
(3)Al薄膜やCu薄膜における膜厚効果とは異なり,Au薄膜の変形応力は膜厚が0.5μm以下になると逆に減少した.このような異常軟化現象は酸化膜を形成しない貴金属薄膜に特有であるが,熱処理によって内部摩擦が大幅に減少したことから,表面-粒界拡散が関係した応力緩和に起因すると考えられる.一方,Au薄膜の表面をTi膜で被覆すると,Al薄膜やCu薄膜と同様に微小塑性の変形応力は膜厚に反比例して変化した.Au薄膜の変形応力はAl膜よりも小さいが,膜厚効果は転位の張り出しモデルによって説明することができる.

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (46件)

  • [文献書誌] M.Kato: "Electronic, Magnetic and Transport Properties of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys"Journal of Physics : Condensed Matter. 12. 1769-1779 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Okamura: "Pseudogap Formation in the Intermetallic Compounds (Fe_<1-x>V_x)_3Al"Physical Review Letters. 84. 3674-3677 (2000)

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  • [文献書誌] M.Kato: "Temperature Dependence of Electrical Resistivity in (Fe_<1-x>Ti_x)_3Al Alloys"Journal of Physics : Condensed Matter. 12. 9153-9162 (2000)

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  • [文献書誌] G.A.Botton: "Microstructural Evolution and Stability of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys in Relation to the Electronic Structure"Intermetallics. 8. 1209-1214 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Unusual Electron Transport in Heusler-type Fe_2 VAl Compound"Intermetallics. 8. 1233-1241 (2000)

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  • [文献書誌] K.Soda: "Magnetic Circular Dichroism at Transition Metal L_<2,3> Edges in D0_3-type (Fe_<1-x>Mn_x)_3Al Alloys"Journal of Synchrotron Radiation. 8. 455-456 (2001)

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  • [文献書誌] 西野洋一: "LSI配線用の金属薄膜の力学特性評価"材料の微細組織と機能性-21世紀に向けて-. 319-324 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ohde: "Effect of Gas Transport in Metals on Negative Pressures in Water in Mo/Cu Berthelot Tubes"Journal Physics D : Applied Physics. 34. 1717-1726 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Effect of Off-Stoichiometry on the Transport Properties of the Heusler-type Fe_2VAl Compound"Physical Review B. 63. 233303-1-233303-4 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Electronic Structure and Transport Properties of Pseudogap System Fe_2VAl"Materials Transactions. 42. 902-910 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 加藤英晃: "ホイスラー型Fe_2VAl合金の熱電特性に及ぼすSi置換の効果"日本金属学会誌. 65. 652-656 (2001)

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  • [文献書誌] 鷲見裕史: "ホイスラー型Fe_2VAlの電気抵抗異常と磁性"日本金属学会誌. 65. 771-774 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Nishino: "Microplasticity of Copper Thin Films on Silicon Substrates"Philosophical Magazine Letters. 81. 743-750 (2001)

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  • [文献書誌] Y.Nishino: "Effect of Vanadium Substitution on Strength Properties of Fe_3Al-based Alloys"Materials Science and Engineering A. 319-321. 368-371 (2001)

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  • [文献書誌] 松浦 仁: "擬ギャップ系Fe_2VAl合金の熱電特性に及ぼす元素置換効果"日本金属学会誌. 66. 767-771 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda: "High-Resolution Photoelectron Spectroscopy of Heusler-type Fe_2VAl Alloy"Journal of Synchrotron Radiation. 9. 233-236 (2002)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Novel Physical Properties of Heusler-type Fe_2VAl Compound"Recent Research Developments in Materials Science and Engineering. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Amplitude-Dependent Internal Friction in Copper Thin Films on Silicon Substrates"Materials Science and Engineering A. (印刷中). (2003)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kato: "Electronic, Magnetic and Transport Properteis of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys"J.Phys.: Condens.Matter. Vol.12. 1769-1779 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Okamura: "Pseudogap Formation in the Intermetallic Compounds (Fe_<1-x>V_x)_3Al"Phys.Rev.Lett.. Vol.84. 3674-3677 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kato: "Temperature Dependence of Electrical Resistivity in (Fe_<1-x>Ti_x)_3Al Alloys"J.Phys.: Condens.Matter. Vol.12. 9153-9162 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] G.A.Botton: "Microstructural Evolution and Stability of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys in Relation to the Electronic Structure"Intermetallics. Vol.8. 1209-1214 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Unusual Electron Transport in Heulser-type Fe_2 VAl Confound"Intermetallics. Vol.8. 1233-1241 (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda: "Magnetic Circular Dichroism at Transition Metal L_<2,3> Edges in D0_3-type (Fe_<1-x>Mn_x)_3Al Alloys"J.Synchrotron Rad.. Vol.8. 455-456 (2000)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Evaluation of Mechanical Properties of Tnin Films for LSI Interconnects"Microstructures and Functions of Materials for the 21st Century. 319-324 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Ohde: "Effect of Gas Transports in Metals on Negative Pressures in Water in Mo/Cu Berthelot Tubes"J.Phys.D : Appl.Phys.. Vol.34. 1717-1726 (2001)

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    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Effect of Off-Stoichiometry on the Transport Properties of the Heusler-type Fe_2VAl Compound"Phys.Rev.B. Vol.63. 23303/1-4 (2001)

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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Electronic Structure and Transport Properties of Pseudogap System Fe_2VAl"Mater.Trans.. Vol.42. 902-910 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kato: "Effect of Silicon Substitution on Thermoelectric Properties of Heusler-type Fe_2VAl Alloy"J.Japan Inst.Metals. Vol.65. 652-656 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Sumi: "Electrical Resistivity Anomaly and Magnetic Properties of Heusler-type Fe_2VAl Alloy"J.Japan Inst.Metals. Vol.65. 771-774 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Microplasticity of Copper Thin Films on Silicon Substrates"Philos.Mag.Lett.. Vol.81. 743-750 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Matsuura: "Doping Effects on Thermoelectric Properties of the Pseudogap Fe_2VAl System"J.Japan Inst.Metals. Vol.66. 767-771 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda: "High-Resolution Photoelectran Spectroscopy of Heusler-type Fe_2VAl Alloy"J.Synchrotron Rad.. Vol.9. 233-236 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Amplitude-Dependent Internal Friction in Copper Thin Films on Silicon Substrates"Mater.Sci.Eng.A. (in press). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 西 野 洋 一: "LSI配線用の金属薄膜の力学特性評価"材料の微細組織と機能性-21世紀に向けて-(日本学術振興会). -. 319-324 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nishino: "Effect off Off-Stoichiometry on the Transport Properties of the Heusler-type Fe_2VAI Compound"Physical Review B. 63・23. 2333030-1-4 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nishino: "Electronic Structure and Transport Propeties of Pseudogap System Fe_2VAI"Materials Transactions. 42・6. 902-910 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 西 野 洋 一: "擬ギャップ系Fe_2VAIのゼーベック効果"熱電変換シンポジウム2001論文集. -. 150-151 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nishino: "Microplasticity of Copper Thin Films on Silicon Substrates"Philosophical Magazine Letters. 81・11. 743-750 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y. Nishino: "Effect of Vanadium Substitution on Strength Propeties of Fe_3Al-based Alloys"Journal of Materials Science and Engineering A. 319-321. 368-371 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kato: "Electronic,Magnetic and Transport Properties of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys."Journal of Physics : Condensed Matter. 12・8. 1769-1779 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Okamura: "Pseudogap Formation in the Intermetallics (Fe_<1-x>V_x)_3Al."Physical Review Letters. 84・16. 3674-3677 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kato: "Temperature Dependence of Electrical Resistivity in (Fe_<1-x>Ti_x)_3Al Alloys."Journal of Physics : Condensed Matter. 12・43. 9153-9162 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] G.A.Botton: "Microstructural Evolution and Stability of (Fe_<1-x>V_x)_3Al Alloys in Relation to the Electronic Structure."Intermetallics. 8・9-11. 1209-1214 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Nishino: "Unusual Electron Transport in Heusler-type Fe_2 VAl Compound."Intermetallics. 8・9-11. 1233-1241 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Soda: "Magnetic Circular Dichroism at Transition Metal L_<2,3> Edges in DO_3-type (Fe_<1-x>Mn_x)_3Al Alloys."Journal of Synchrotron Radiation. 8・2. 455-456 (2001)

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      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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