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レーザによるボイド生成の機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K05066
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26010:金属材料物性関連
研究機関愛知工業大学

研究代表者

坂 公恭  愛知工業大学, 総合技術研究所, 教授 (90023267)

研究分担者 岩田 博之  愛知工業大学, 工学部, 教授 (20261034)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードレーザ / ボイド / Si / プラズマ / レーザ照射 / シリコン / 雰囲気
研究開始時の研究の概要

レーザ照射によりSi中に発生するボイドの形成機構を解明するため、透過型電子顕微鏡を駆使して、レーザ照射誘起領域(ボイドを含む)を詳細に観察する。また、レーザ照射前後の質量の超精密測定を行い、質量保存則が破綻していないか確認する。これらの結果を総合して、ボイド形成の機構の解明に資す。

研究実績の概要

透過性赤外線レーザを照射することによりSi内部に発生するボイドの形成機構を解明するため、走査電子顕微鏡、透過電子顕微鏡を駆使して、ボイド周辺の欠陥組織を詳細に観察した。その結果、レーザ焦点部はプラズマ化し、プラズマを構成する電子はボイドより離脱するのに対して、Siの陽電子は、レーザ入射の逆方向に沿って移動したものは電子と再結合して最終的には格子間原子に戻るが、レーザの入射方向に沿って移動したものは急冷されるため電子との再結合は起きず、Siの陽電子のままでとどまる。これをフレンケル対の巨大version(Giant pseudo Frenkel pair:GpFP)と名付けた。この成果は、overviewとして内外に公表した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

GpFRの存在を発見したことは大きな成果である。これは、当初の計画をはるかに超えたものといえる。

今後の研究の推進方策

ボイドの形成機構は解明したが、ボイドの周辺にはSi以外の金属が析出することを発見した。これが外部からの汚染なのか、あるいは内部での核変換かを解明したい。もし後者であれば大発見というべきである。今年度は最終年度に当たるので、これに全力投球する予定である。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 透過性赤外線レーザ注入によるSi中のボイドと亀裂の発生機構に関する電子顕微鏡観察2024

    • 著者名/発表者名
      岩田 博之, 坂 公恭
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 88 号: 4 ページ: 69-80

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2023032

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 年月日
      2024-04-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whereabouts of msiing atoms in a laser-injected Si ( Part IV)2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Saka, Hiriyuki Iwata
    • 雑誌名

      Philosophical Magazine

      巻: 104 号: 1 ページ: 55-67

    • DOI

      10.1080/14786435.2023.2283115

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electron microscopy on mechanism of voidage and caracking in Si bu onjection of a permeable infra^red laser2024

    • 著者名/発表者名
      Hiriyuki Iwata,Hiroyasu Saka,
    • 雑誌名

      Materials Transaction

      巻: 65

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Whereabouts of msiing atoms in a laser-injected Si ( Part III)2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Saka, Hiriyuki Iwata, Makoto Tekagi
    • 雑誌名

      Philosophial Magazine

      巻: 103 号: 14 ページ: 1345-1359

    • DOI

      10.1080/14786435.2023.2211808

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 内部集光型レーザダイシングを用いたTEM試料作製の前処理手法2021

    • 著者名/発表者名
      岩田博之,高木誠,坂公恭
    • 雑誌名

      顕微鏡

      巻: 56 号: 3 ページ: 139-142

    • DOI

      10.11410/kenbikyo.56.3_139

    • NAID

      130008137912

    • ISSN
      1349-0958, 2434-2386
    • 年月日
      2021-12-30
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] パルスレーザ集光により生ずるサファイヤ結晶欠陥の性状と加工効率”2021

    • 著者名/発表者名
      岩田博之、河口大祐、坂公恭
    • 雑誌名

      愛知工業大学総合技術研究所の研究報告

      巻: 23 ページ: 64-65

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Whereabouts of missing atoms in a laser-injected Si (Part Ⅱ) Precision mass measurement of a laser-injected Si wafer and re-examination by transmission electron microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      H.Saka, H.Iwata
    • 雑誌名

      名古屋大学電子光学研究のあゆみ

      巻: 32 ページ: 18-26

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Si単結晶のマイクロトライボロジーに及ぼす雰囲気と温度の影響2020

    • 著者名/発表者名
      高木誠、長江昂亮、木内亮介、岩田博之、坂公恭
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 84 号: 9 ページ: 304-309

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2020014

    • NAID

      130007890406

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 年月日
      2020-09-01
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [図書] 問題と解答 結晶電子顕微鏡学2023

    • 著者名/発表者名
      坂 公恭
    • 総ページ数
      157
    • 出版者
      内田老鶴圃
    • ISBN
      4753656519
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Practical electron microscopy of lattice defects2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Saka
    • 総ページ数
      308
    • 出版者
      World Scientific Publishing Co.
    • ISBN
      9789811234699
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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