| 研究課題/領域番号 |
21K04829
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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28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
川路 均 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10214644)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 薄膜熱容量測定 / 3ω法 / 薄膜熱伝導率 / 薄膜熱物性 / 熱容量 / 3オメガ法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
薄膜デバイスの進歩にともない誘電体薄膜をはじめとした種々の薄膜の熱物性測定が求められている．現時点で薄膜の熱拡散率の測定は可能であるが，熱容量測定は困難である．本研究では，これまで提案者が熱容量分光法で使用している3ω
法を応用し，薄膜熱容量測定を行う技法および測定装置を開発することを目的とする．これにより，デバイス開発において不可欠な薄膜の熱物性情報が得られることになり，応用上の波及効果も大きい．また，開発した装置を用いて薄膜における構造相転移現象についての研究も行なう．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，薄膜デバイスの進歩にともなって求められている誘電体薄膜をはじめとした種々の薄膜の熱物性測定において，現時点で困難な熱容量測定を可能とするものである．これまで熱容量分光法で使用している3ω法を応用し，薄膜熱容量測定を行う技法および測定装置を開発することを目指している．このためには，測定技法の確立と最適な測定センサーの開発の2点が不可欠であり，これを同時進行で行なう必要がある．測定技法の確立については3ω法による熱容量分光法を応用し，最適な測定センサーの開発についても同時に開発研究を行うことにしている．
令和3年度の当初計画１．「測定センサーの開発」については，
クライオスタットや計測機器および各種装置系は熱容量分光法で使用している現有のものを流用することができることから測定回路系の構築・整備を行った．最も重要な測定センサー部の開発については，一般の試料での測定を可能とするために，試料に直接金属薄膜を堆積させて，ヒーター兼温度センサーとしなければならないことから，スパッタリング装置を購入し，現在，薄膜熱容量測定に最適なセンサーの作成を条件を検討している．3ω法に使用されている白金薄膜について様々な条件で薄膜作成を行い，その評価を行い、測定に必要な成膜条件を見い出している．当初計画２．「テスト試料における薄膜熱容量測定試験と測定周波数の高周波数化」については，1MHzまでの拡張はできていないが、100kHzまでの拡張の目処はついており、更なる高周波数化を進めている。今年度は、さらに実際のテスト薄膜について研究を進め、薄膜熱物性の測定および薄膜での相転移現象について研究を行っていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画１．「測定センサーの開発」については，スパッタリング装置を購入し，薄膜熱容量測定に最適なセンサーの作成を条件を検討している．3 ω法に使用されている白金薄膜について様々な条件で薄膜作成を行い，その評価を行っており，ほぼ順調に進捗している. 当初計画２．「テスト試料における薄膜熱容量測定試験と測定周波数の高周波数化」については，1MHzまでの拡張には至っていないが、100kHzまでの目処は立っており、更なる拡張を行なっているところである。しかし、コロナ禍のため十分な実験時間が確保できず，テスト試料についての実際の熱物性測定および薄膜の層転移挙動の研究はあまり進捗していない．技術的，科学的問題に遭遇している訳ではないことから，重点的に進めて行く．
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| 今後の研究の推進方策 |
コロナ禍も収まりつつあるため，十分な実験時間を確保できると考えられ，指導学生の修士論文対象研究ともなっていることから，特に酸化物薄膜強について薄膜化にともなう熱物性変化および相転移現象の変化を調べる研究を進めて行く．
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