| 研究課題/領域番号 |
18K03836
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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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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
泉 隼人 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90578337)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | シリコン / 有限要素法解析 / マイクロミラー / 材料試験 / 圧電素子 / 透過型電子顕微鏡 / ねじり試験 / マイクロプロセス / PZT / 疲労 / 疲労破壊 / MEMSミラー / 透過電子顕微鏡 / ねじり応力 / MEMS / 圧電 / アクチュエータ / 環境効果 |
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| 研究成果の概要 |
シリコンの疲労過程を明らかにするため、透過型電子顕微鏡の観察用試料ホルダーでねじり疲労試験が可能なマイクロ材料試験デバイスについて設計・製作を試みた。有限要素法解析を用いて応力・振動・座屈を検討し、3.8mm×4.0mmの寸法かつ周波数11kHzでせん断応力2GPaを試験片に負荷できる材料試験デバイスを設計した。全54工程による製作工程を立案し、SOIウエハに圧電駆動用PZTを5um成膜する工程まで取り組んだ。材料試験デバイスの静的強度を測定するため、マイクロねじり試験機を設計した。pn接合を実装した試験片と予備実験から、シリコンの欠陥集積とせん断応力の関与を示唆する観察結果が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シリコンの疲労破壊が発見されて以来、四半世紀が経つにも関わらず、実験の困難さもあり、疲労破壊の本質に関する決定的な証拠は未だ得られていない。シリコンの疲労破壊の挙動を明らかにするための方法論として、本研究では透過型電子顕微鏡を用いた直接観察を提案し、透過型電子顕微鏡の極めて限られた観察スペース内において、疲労過程その場観察を実現するための材料試験デバイスが設計・製作できることを示した。また予備実験によりシリコンの欠陥集積とせん断応力との関係が示唆されたことから、今後、本デバイスを用いてねじりによるせん断応力とシリコンの疲労過程の詳細観察および疲労破壊メカニズムの解明が期待される。
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