成膜中の連続膜形成を検知する革新的超音波センサの開発

• 研究課題/領域番号: 15H05503
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 暢伴 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50452404)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円); 2015年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
• キーワード: 超音波センサ / 金属膜 / 連続膜 / 共振 / 圧電体 / 薄膜 / 形態変化モニタリング / 内部摩擦 / 共振周波数 / ナノ薄膜

研究成果の概要

本研究では、金属薄膜の成膜中に、膜厚がわずか数nmのときに生じる、不連続な島状組織から連続膜への形態変化のタイミングを感度良く検出することのできる新しい超音波センサの開発に取り組んだ。基板に触れることなく、基板の裏側から検出できるという特徴を有したセンサを開発することができ、異なる基板や成膜条件での実験によって開発したセンサが適用できる条件を明らかにするとともに、等価回路を用いた解析により形態変化の検出原理を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Resistive spectroscopy coupled with non-contacting oscillator for detecting discontinuous-continuous transition of metallic films (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura and H. Ogi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 111 号: 10 ページ: 101902-101902
  • DOI: 10.1063/1.4995469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accelerated crystallization of colloidal glass by mechanical oscillation (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, K. Inayama, T. Okuno, H. Ogi, and M. Hirao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1369-1369
  • DOI: 10.1038/s41598-017-01484-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Formation of continuous metallic film on quartz studied by noncontact resonant ultrasound spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, N. Yoshimura, H. Ogi, and M. Hirao
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 118 号: 8 ページ: 085302-085302
  • DOI: 10.1063/1.4928959
  • 査読あり
• [学会発表] Theoretical Analysis and Experimental Monitoring of Morphology Change of Thin Film during Deposition (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ueno, N. Nakamura, and H. Ogi
  • 学会等名: The 38th Symposium on Ultrasonic Electronics
  • 国際学会
• [学会発表] Monitoring of Morphological Change of Deposited Metallic Thin Film Through Internal Friction of Noncontacting Piezoelectric Oscillator (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura and H. Ogi
  • 学会等名: 2017 IEEE International Ultrasonics Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] LiNbO3振動子を用いた連続膜形成検知センサの 感度評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋里駿、白岩裕一郎、中村暢伴、荻博次、平尾雅彦
  • 学会等名: 2016年度日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] バルク圧電体および金属ナノ薄膜の弾性特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中村暢伴
  • 学会等名: 圧電MEMS研究会 第10回研究会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] In-situ Detection of Discontinuous-Continuous Morphological Transition of Thin Film (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura, Y. Shiraiwa, H. Ogi, and M. Hirao
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers
  • 発表場所: 奈良東大寺文化センター（奈良県奈良市）
  • 年月日: 2016-06-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] アンテナ発振非接触圧電センサによる薄膜の形態変化モニタリング手法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 白岩裕一郎、橋里駿、中村暢伴、荻博次、平尾雅彦
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Film Growth Monitoring using Electrodeless Quartz Oscillator (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Nakamura
  • 学会等名: International Conference on Small Science (ICSS 2015)
  • 発表場所: Phuket、Thailand
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演