| 研究課題/領域番号 |
17K06110
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
設計工学・機械機能要素・トライボロジー
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
尾澤 伸樹 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60437366)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 分子動力学法 / 化学機械研磨 / 難加工材料 / ナノバブル / マルチフィジックス現象 / シミュレーション / 反応力場 / 計算科学 / 第一原理計算 / メカノケミカル反応 / 量子化学 |
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| 研究成果の概要 |
SiC及びAlN基板といった難加工材料に対する高効率な化学機械研磨のため、近年ナノバブルが利用されている。溶媒中のナノバブルを衝撃波で崩壊させると、ナノスケールのジェット流が発生し、研磨しやすいように基板を酸化すると考えられる。本研究では、化学反応を考慮可能な反応分子動力学シミュレーションを用いて、ナノバブルによる基板の酸化反応ダイナミクスを検討した。ナノバブルを圧壊させた時に生じるジェット流の衝突が、水による基板の酸化反応を促進することを明らかにした。また、研磨後に高い平坦性を有する基板を得るための、酸化量と酸化膜の均一性を満たすナノバブルのサイズと個数の適正値があることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パワー半導体素子材料の成長基板に用いられるAlN及びSiC基板は高硬度と高い化学安定性を有する難加工材料であり、少ない欠陥且つ高効率に研磨する手法の開発が強く求められている。研磨には化学機械研磨という手法が用いられており、スラリーにナノバブルを導入することで、研磨速度及び平坦度が向上することが実験的に報告されている。そこで、さらなる化学機械研磨の高効率化には、ナノバブルが研磨速度を向上させるメカニズムを解明する必要がある。本研究では、さらなる難加工材料の加工速度と高品質化に貢献するため、化学反応を取り扱い可能な反応分子動力学法に基づき、ナノバブルが研磨速度を向上させるメカニズムを検討した。
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