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2016 年度 実績報告書

金属酸化物の酸素欠陥濃度と熱伝導率の同時In-situ計測

研究課題

研究課題/領域番号 15K13888
研究機関九州大学

研究代表者

河野 正道  九州大学, 工学研究院, 准教授 (50311634)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード薄膜 / 熱伝導率 / サーモリフレクタンス
研究実績の概要

今年度は金属酸化薄膜の熱熱物性計測ならびに解析モデルの改良を行った.対象とした薄膜はCe0.1Gd0.1O2薄膜であり,レーザーアブレーション(PLD)法にて生成した.PLDチャンバーには酸素を1.3Pa導入して,ターゲット試料(Ce0.1Gd0.1O2)に対して,KrFエキシマーレーザー(波長248nm,繰り返し10Hz,フルエンス3.3J/cm2)を照射し,石英基板上(室温)金属酸化薄膜を成膜した.成膜した薄膜の厚みを触診式プロファイラーで計測した結果,およそ390nmとなった.この薄膜に対してMo薄膜を成膜し,熱伝導を計測したところ80W/(m.K)となり予測より大きな値となった.薄膜の熱伝導率はその構造によって値が大きく変化することから,既報の薄膜に対して構造が異なっていることが考えられる.また高温下での計測を念頭にシリコン基板に成膜されたモリブデン薄膜を600℃の窒素雰囲気下で加熱したところ,表面状態の大きな変化は見られなかった.
本研究で用いたサーモリフレクタンス法では,加熱光が照射されてから50ナノ秒後までの試料の温度変化をプローブ光の反射光強度によってモニターしており,これまでは測定対象となる薄膜の熱伝導率の感度が最大となる時間領域でデータを解析していたが,解析モデルを改良することにより測定の全時間領域で実験データと良好に一致する解析モデルを構築した.またガラス基板に成膜された白金薄膜でモデルの検証をしたところ,加熱光およびプローブ光の照射方向に関わらず,熱伝導率が算出でき,かつサーモリフレクタンス信号の挙動をフォノンの干渉により説明できるモデルを構築できた.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 清華大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      清華大学
  • [雑誌論文] Long delay time study of thermal transport and thermal stress in thin Pt film-glass substrate system by time-domain thermoreflectance measurements2017

    • 著者名/発表者名
      Shen Yan, Cheng Dong, Tingting Miao, Wei Wang, Weigang Ma, Xing Zhang, Masamichi Kohno, Yasuyuki Takata
    • 雑誌名

      Applied Thermal Engineering

      巻: 111 ページ: 1433-1440

    • DOI

      10.1016/j.applthermaleng.2016.08.110

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The effects of the surface roughness on the dynamic behavior of the successive micrometric droplets impacting onto inclined hot surfaces2017

    • 著者名/発表者名
      Deendarlianto, Y. Takata, M. Kohno, S. Hidaka, T. Wakui, A. I. Majid, H. Y. KuIndarto and A. Widyaparaga
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 101 ページ: 1217-1226

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.05.132

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Thermal Conductivity Reduction of Bulk Silicon by HPT Process2017

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Kohno
    • 学会等名
      Asian Conference on Thermal Sciences 2017
    • 発表場所
      Jeju
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Carbon Nano Filler Dimensionality on the Melting of Phase Change Nanocomposites in Vertical Shell-tube Thermal Energy Storage Unit2017

    • 著者名/発表者名
      Sivasankaran Harish
    • 学会等名
      Asian Conference on Thermal Sciences 2017
    • 発表場所
      Jeju
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of thermal conductivity of HPT-processed bulk silicon2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Kawawaki
    • 学会等名
      International Symposium on Micro-Nano Science and Technology 2016
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-12-16 – 2016-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノフィラーの複合化による相変化材料の熱伝導率向上2016

    • 著者名/発表者名
      河野正道
    • 学会等名
      日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-11-30
  • [学会発表] Enhanced Heat Transport and Phase Change Behavior of Nanocomposites for Thermal Energy Storage Application2016

    • 著者名/発表者名
      Masamichi Kohno
    • 学会等名
      The Thirteenth International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-10-10 – 2016-10-12
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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