環境制御型TEMを用いたシリコンの圧縮せん断応力場に対する疲労過程のその場解析

• 研究課題/領域番号: 25K07480
• 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18010:材料力学および機械材料関連
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2027年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2026年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2025年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: シリコン / 疲労 / MEMS / TEM

研究開始時の研究の概要

完全な共有結合結晶材料であるはずのシリコンが、なぜ常温で疲労破壊するのか？
シリコンの疲労過程における結晶欠陥の様子はFCC金属材料に類似し、すべり系のせん断応力に加えて、すべり面に作用する圧縮応力と環境因子としての水素とが、欠陥の形成と移動の活性化エネルギを大きく低下させている可能性が浮かび上がる。
本研究では、特殊な結晶方位を有する革新的疲労試験デバイスを開発し、3因子が欠陥形成に及ぼす効果を独立に評価する。さらに環境制御型透過電子顕微鏡を用いて、圧縮せん断応力場および水素との相乗効果による欠陥構造の形成過程をその場解析し、シリコンの結晶すべりと疲労過程の本質の解明に新たな道筋を確立する。