ナノチューブ探針による高精度ＴＥＭ内局所電気計測手法の開発と微細配線評価への応用

• 研究課題/領域番号: 23760626
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 川本 直幸 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノチューブユニット, MANA研究員 (70570753)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 透過電子顕微鏡法 / 微小電気計測 / 局所温度計測 / 熱電対 / ゼーベック効果 / ナノ電気計測 / ナノ温度計測 / 透過電子顕微鏡 / その場観察 / 帯電効果 / 微細加工 / 電気計測 / 温度計測 / ナノチューブ / 電気抵抗

研究成果の概要

本研究では、透過電子顕微鏡（TEM）内に2本の駆動探針を導入することで、電気物性・熱物性評価に向けたTEM内電気計測手法の基盤技術の開発と高度化を図った。具体的には、精密電気抵抗計測用の多層カーボンナノチューブ（CNT）ナノ探針の作製、電子線リソグラフィーと集束イオンビーム（FIB）による定電流印加用TEM試料の開発、および局所温度計測用微小熱電対の開発を行った。開発したこれらのTEM内電気計測に関する基盤技術を用いることで、電子線照射時の試料の温度の直接計測、電流印加下のCNTの温度の直接計測、および放熱用複合材料におけるフォノン伝導の評価のデモンストレーションにも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Chemical unzipping of WS2 nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Nethravathi, A. A. Jeffery, M. Rajamathi, N. Kawamoto, R. Tenne, D. Golberg, and Y. Bando
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 8 ページ: 7311-7317
  • DOI: 10.1021/nn4029635
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revealing the anomalous tensile properties of WS2 nanotubes by in situ transmission electron microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: D. M. Tang, X. L. Wei, M. S. Wang, N. Kawamoto, Y. Bando, C. Y. Zhi, M. Mitome, A. Zak, R. Tenne, and D. Golberg.
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 13 号: 3 ページ: 1034-1040
  • DOI: 10.1021/nl304244h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transmission electron microscope as an ultimate tool for nanomaterial property studies. (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Kawamoto,^* D. -M. Tang, X. Wei, X. Wang, M. Mitome, Y. Bando, D. Golberg^*
  • 雑誌名: J Electron Microscope 巻: 62 号: 1 ページ: 157-175
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfs078
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanomaterial engineering and property studies in a transmission electron microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Golberg D., C.Y.Zhi, Bando Y, et al
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24 号: 2 ページ: 177-194
  • DOI: 10.1002/adma.201102579
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Si Nanowires as Revealed by in Situ Transmission Electron Microscopy and Molecular Dynamics Simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: D. Tang, C. Ren, M. Wang, X. Wei, N. Kawamoto, C. Liu, Y. Bando, M. Mitome, N. Fukata and D. Golberg
  • 雑誌名: Nano Letter 巻: 12 号: 4 ページ: 1898-1904
  • DOI: 10.1021/nl204282y
  • 査読あり
• [雑誌論文] TEM Study of Local Conduction Mechanisms in Model Specimens of Ag-based Conductive Adhesive (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kurosu, et al
  • 雑誌名: IEEE Trans.on Components, Packaging and Manufacturing Tech. 巻: 52 号: 2 ページ: 294-299
  • DOI: 10.1109/tcpmt.2011.2176734
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Temperature Measurements on Nanoscale Materials using a Movable Nanothermocouple Assembled in a Transmission Electron Microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Kawamoto, et al
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 22 号: 48 ページ: 485707-485707
  • DOI: 10.1088/0957-4484/22/48/485707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of Coproduced Boron Nitride and Carbon Helical Conical Fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: L Bourgeois, T Williams, M Mitome, R Derrien, N Kawamoto, D Golberg, Y Bando
  • 雑誌名: CRYSTAL GROWTH & DESIGN 巻: 11 号: 7 ページ: 3141-3148
  • DOI: 10.1021/cg200397z
  • 査読あり
• [学会発表] Thermal conductivity analysis of a thermal conductive composite material in TEM (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoyuki Kawamoto
  • 学会等名: 2015 SYMPOSIUM FOR THE PROMOTION OF APPLIED RESEARCH COLLABORATION IN ASIA (SPARCA 2015)
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2015-02-08 – 2015-02-11
  • 招待講演
• [学会発表] 複合材料の熱伝導評価に向けたTEM内局所温度計測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川本 直幸 Dai-Ming Tang 森 孝雄 三留 正則 板東 義雄 Dmitri Golberg
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年秋期講演大会（第145回）
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Local temperature measurement by introducing a piezodriven constantan-chromel nanothermocouple in TEM (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Kawamoto, D. Tang, T. Mori, M. Mitome, Y. Bando, D. Golberg
  • 学会等名: Microscopy Conference 2013
  • 発表場所: Germany, Regensburg
• [学会発表] Nanothermometer Assembled by Advanced Probing Techniques in TEM (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Kawamoto
  • 学会等名: International Workshop on Thermoelectric Research & Thermal Management Technology
  • 発表場所: Tsukuba, National Institute for Materials Science
• [学会発表] Mechanical Properties of 1-D Materials as Revealed by In Situ Transmission Electron Microscopy and Molecular Dynamics Simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Daiming, C.-L. Ren, M. Yamaguchi, M. Wang, X. Wei, N. Kawamoto, C. Zhi, C. Liu, Y. Bando, M. Mitome, N. Fukata, D. Golberg
  • 学会等名: 10th China-Japan-Korea Joint Symposium on Carbon Materials
  • 発表場所: Guangzhou、China
• [学会発表] 微小熱電対を利用したTEM 内局所温度計測手法の開発
  • 著者名/発表者名: 川本直幸，Wang Ming-Sheng，Wei Xianlong，Tang Dai-Ming，村上恭和，進藤大輔，三留正則，板東義雄，Golberg Dmitri
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（つくば市）
• [図書] スクリーン印刷のペースト設計と印刷条件の最適化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川本直幸, 村上恭和, 進藤大輔
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: （株）技術情報協会