マルチスケール的視点を導入した異種材料ナノ界面の密着特性評価法の構築

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19760058
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 原 祥太郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10401134)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 材料設計 / プロセス / 物性 / 評価

研究概要

界面の密着・剥離特性を正確に評価するためには、ミクロな微小欠陥の挙動を3次元的に取り扱え、かつ、異材ナノ界面のマクロな特性との相関を推定できるようなマルチスケール的視点に立った計算手法の確立が必要である。初年度は、原子系と連続体系とを空間的にカップリングさせた分子動力学/有限要素法シミュレーターを開発し、達成コードの高速化・ダイナミクス化・大規模化を達成した。次年度では、シミュレーターを、Ru/Cu/SiO2系へのナノインデンテーション計算に実際に適用した。これにより、半導体デバイスの典型的界面であるCu/SiO2界面のクラック発生と進展挙動に関する原子レベルの知見を得ることに初めて成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Multiscale analysis on the onset of nanoindentation-induced delamination : Effect of high-modulus Ru overlayer (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Hara, T. Kumagai, S. Izumi, S. Sakai
  • 雑誌名: Acta Materialia (Accepted)
• [雑誌論文] Simulations of an interface crack nucleation during nanoindentaion : molecular dynamics and finite element coupling approach (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Hara, S. Izumi, S. Sakai, Y. Eguchi, T. Iwasaki
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. U08-29 ページ: 1086
• [学会発表] Reaction Pathway Analysis of Dislocation-Interface Interactions in Cu-Ni Multilayered Systems (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Hara, T.Take, S. Izumi, S. Sakai
  • 学会等名: 4rd International Conference Multiscale Materials Modeling MMM2008
  • 発表場所: Florida USA
  • 年月日: 2008-10-16
• [学会発表] Ni表面ステップ構造からの転位核生成過程の反応経路探索 (2008)
  • 著者名/発表者名: 原祥太郎, 春別府佑, 泉聡志, 酒井信介
  • 学会等名: 第13回分子動力学シンポジウム(講演論文集81-85)
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] 金属界面における転位生成強度に関する分子動力学解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原祥太郎, 熊谷知久, 泉聡志, 酒井信介
  • 学会等名: M&M2007(講演論文集CD-ROM)
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2007-10-24
• [学会発表] 分子動力学-有限要素法連結シミュレーターの開発と界面密着性評価への適用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 原祥太郎, 熊谷知久, 泉聡志, 酒井信介, 江口義之, 岩崎富生
  • 学会等名: 第12回分子動力学シンポジウム(講演論文集81-85)
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2007-05-18
• [備考] 平成19年度日本材料学会第12回分子動力学シンポジウム一般部門優秀講演賞