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極短光励起フォノン共鳴法の開発とナノ材料の力学と機能に関する系統的研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360049
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
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

荻 博次  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (90252626)

研究分担者 小野 輝男  京都大学, 化学研究所, 教授 (90296749)
草部 浩一  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (10262164)
中村 暢伴  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50452404)
垂水 竜一  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (30362643)
平尾 雅彦  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80112027)
研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2010年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
キーワード弾性定数 / 減衰係数 / ナノ薄膜 / ナノワイヤ / アモルファス薄膜 / ピコ秒超音波
研究概要

2台の波長可変フェムト秒パルスレーザーを同期して,それぞれをポンプ光とプローブ光に使用した光学系を構築した.一方のレーザーの出力はコーナーリフレクターにより光路調整し,その後音響光学結晶によって強度変調を行い,対物レンズにより試料に集光して,ナノ構造物の共振を励起する(ポンプ光).他方のレーザーの出力光は非線形光学結晶により倍波とした後,対物レンズにより試料に集光する(プローブ光).薄膜で反射したプローブ光を光検出器に取り込み,ロックインアンプによって強度と位相の変化を抽出する.これにより,ナノ薄膜のスティッフネス(弾性定数)と減衰係数(内部摩擦)を正確に測定する手法を構築した.特に,アモルファス薄膜の減衰係数を定量的に測定する手法は他に例が無く,今回初めて確立した.これは,シリコン基板の光の屈折率が,400nm付近で大きく変化することに注目した手法であり,減衰係数の小さいアモルファス薄膜の音響減衰測定法としては,現在のところ,他のいかなる手法よりも測定精度が高い.また,基板上のナノワイヤの共振現象を観測することにも成功した.得られた波形から2種類の共振現象を特定することができた.一つは,ナノワイヤを音源とする表面波の共振であり,もう一つは,ナノワイヤ自身の共振である.後者からナノワイヤの弾性を評価した.そして,ナノワイヤのエレクトロマイグレーションに伴う弾性定数の低下現象を観測することに成功した

報告書

(1件)
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 波長可変ピコ秒超音波法の開発と酸化物薄膜の減衰評価法の提案2010

    • 著者名/発表者名
      森田啓, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 76 ページ: 1444-1451

    • NAID

      120004837099

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significant softening of copper nanowires during electromigration studied by picosecond ultrasound spectroscopy2010

    • 著者名/発表者名
      H.Ogi, A.Yamamoto, K.Kondou, K.Nakano, K.Morita, N.Nakamura, T.Ono, M.Hirao
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B

      巻: 82 ページ: 155436-155436

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Unusual temperature dependence of elastic constants of Pt and Pd studied by picosecond ultrasounds and Ab initio calculation2010

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Tanigaki, Tatsuya Kusumoto, Naoki Omori, Hirotsugu Ogi, Nobutomo Nakamura, Masahiko Hirao
    • 学会等名
      第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパス
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of ultrasonic attenuation in oxide thin films by Brillouin oscillation using strong wavelength dependence of refractive index in Si2010

    • 著者名/発表者名
      Kei Morita, Hirotsugu Ogi, Nobutomo Nakamura, Masahiko Hirao
    • 学会等名
      第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパス
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Picosecond ultrasonic spectroscopy for Cu nanowires and their softening during electromigration2010

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Yamamoton, Kei Morita, Hirotsugu Ogi, Nobutomo Nakamura, Masahiko Hirao, Kouta Kondou, Kunihiro Nakano, Teruoono
    • 学会等名
      第31回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 発表場所
      明治大学駿河台キャンパス
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 波長可変ピコ秒超音波法の開発と酸化物薄膜の減衰評価法の提案2010

    • 著者名/発表者名
      森田啓, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦
    • 学会等名
      2010年日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2010-09-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Cuナノワイヤの超高周波共振計測法の開発と弾性率による健全性評価法の提案2010

    • 著者名/発表者名
      山本晃大, 森田啓, 荻博次, 中村暢伴, 平尾雅彦, 近藤浩太, 中野邦裕, 小野輝男
    • 学会等名
      2010年日本機械学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2010-09-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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