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ナノメートルオーダーの3次元構造を有する要素を密集配列したナノ構造集合薄膜は、従来の材料では発現し得ない特異な力学特性を示す。その特性を用いることによって、様々な機能を持つ微小電気機械デバイスを創生することが期待できるが、その実現にはナノ構造集合薄膜の変形と破壊に関する基礎的な理解が不可欠である。本研究は、自己組織的手法によつて任意の材料に対して形態を制御したナノ構造要素群の作製が可能である動的斜め蒸着法に着目し、力学的自由度の高い薄膜作製法の開発、およびその特異な変形と破壊を支配する力学の解明を目的とする。
本年度は、電子ビーム蒸着装置と動的基板制御機構を組み合わせた動的斜め蒸着装置を開発・導入し、装置の調整を行うとともに、ナノ構造集合薄膜の試作を行い、基本要素構造を有するナノ構造集合薄膜の最適な作製条件について検討を行った。とくに、酸化タンタル、チタンおよびシリコンを用いて、傾斜コラムおよびらせん構造を有するナノ構造集合薄膜の作製に成功し、構造を制御するための作製条件を明らかにした。
さらに、動的斜め蒸着によりチタンおよびシリコンの均一な傾斜コラム構造を有する集合薄膜を作製し、ナノ変形特性評価装置を使用して、力学特性およびその異方性評価実験を実施した。その結果、傾斜コラム構造を有する集合薄膜では、構造の異方性に起因して微小固体との間の接触変形において変形抵抗に異方性が存在することを明らかにした。
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