MEMSと実時間TEM顕微観察によるナノメカニカル特性評価と応用展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21000008
• 研究種目: 特別推進研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系; 工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
• 研究分担者: 橋口 原 静岡大学, 電気工学研究所, 教授 (70314903) ; 佐々木 成朗 成蹊大学, 理工学部, 教授 (40360862)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2013
• キーワード: MEMS / TEM / 第一原理計算 / ナノ接合 / ナノハンドアイシステム

研究概要

本研究では、半導体マイクロ・ナノ加工で作るMEMSデバイスと、ナノ物体を可視化できる透過電子顕微鏡(TEM)を組み合わせた計測系を構築し、ナノ物体や極微量分子を対象に応力による変形、表面や固相内の拡散、電界による原子輸送、量子的な電気や熱の伝導などを総合的かつ実時間で測定した。ナノ物体の形状変化を観測し、分子動力学などの計算機解析と比較することで、様々な微視的機構を解明した。こうしたアプローチに基づき電気接点劣化、接点中の転位移動に伴う雑音発生、様々な材料の単一ナノ接合におけるナノトライボロジー、ナノ物体中の熱伝導、拡散接合技術など、実用上重要な課題の微視レベルからの解明に基づく応用展開に向けた研究を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Development of MEMS Integrated into TEM Setup to Monitor Shear Deformation, Force and Stress for Nanotribology (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, L. Jalabert and H. Fujita
  • 雑誌名: Microelectronic Engineering 巻: Vol.10, Num.1016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Degradation Mechanisms of Contact Point during Switching Operation of MEMS Switch (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, K. Kakushima and H. Fujita
  • 雑誌名: Journal of Microelectromechanical Systems 巻: vol.22, Issue 4 ページ: 828-834
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Dislocation Movement in the Electrical Conductance of Nanocontacts (2012)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Ishida, Kuniyuki Kakushima, Teruyasu Mizoguchi, Hiroyuki Fujita
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: Vol.2, Article Number 623
  • 査読あり
• [雑誌論文] Real-time Transmission Electron Microscope Observation of Nanofriction at a Single Ag Asperity (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Sato, Tadashi Ishida, Laurent Jalabert, Hiroyuki Fujita
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.23, No.50 ページ: 505701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ballistic Thermal Conductance of a Lab-in-a-TEM Made Si Nanojunction (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Jalabert, T. Sato, T. Ishida, H. Fujita, Y. Chalopin, S. Volz
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: Vol.12 ページ: 5213-5217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gentle Cold Welding between Gold Nano Objects Driven by Electrical Field and Atomic Rearrangement (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, K. Kakushima, H. Fujita
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.110 ページ: 104310(6)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomistic Simulation of Plasticity in Silicon Nanowires (2010)
  • 著者名/発表者名: F. Cleri, T. Ishida, D. Collard and H. Fujita
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 97 ページ: 153106
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-situ TEM Observaiton of Nano Bonding Formation between Silicon Tips (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, K. Kakushima, N. Sasaki and H. Fujita
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 21 ページ: 435705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and fabrication of MEMS-controlled probes for studying the nano-interface under in situ TEM observation (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, Y. Nakajima, K. Kakushima, M. Mita, H. Toshiyoshi and H. Fujita
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Microengineering 巻: 20 ページ: 075011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanotweezers with surface detection and gripping force control system (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Umemoto, K. Ayano, M. Suzuki, M. Yasutake, T. Konno, G. Hashiguchi
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics 巻: 48 ページ: 08JB21
  • 査読あり
• [学会発表] MEMS combined with TEM Setup for Nanotribology (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, T. Ishida, S. Nabeya, L. Jalabert and H. Fujita
  • 学会等名: The 23rd ASME Annual Conference on Information Strage and Process Systems
  • 発表場所: Santa Clara CA, USA,
  • 年月日: 2013-06-25
• [学会発表] in-situ low temperature UHV-TEM nanoscience using MEMS (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Jalabert, T. Sato, G. Valet, S. Volz, H. Fujita
  • 学会等名: the 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures ACSIN-12
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2012-11-05
• [学会発表] Molecular Tweezers with Optical Fiber Function (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Yoshii, Gen Hashiguchi
  • 学会等名: OPTICAL MEMS & NANOPHOTONICS CONFERENCE, IEEE Photonics Society
  • 発表場所: Banff, Alberta, Canada
  • 年月日: 2012-08-06
• [学会発表] Ballistic Phonon Transport in Nanowires at Ambient Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Jalabert, T. Sato, T. Ishida, Y. Chalopin, H. Fujita, S. Volz
  • 学会等名: PHONON 2012
  • 発表場所: Ann Arbor, USA
  • 年月日: 2012-06-08
• [学会発表] Keynote Speech : How to Design and Control Supelubric Molecular Bearings (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Sasaki
  • 学会等名: World Tribology Congress 2009 (WTC IV), Micro-,Nano- and Molecular Tribology
  • 発表場所: Kyoto, Japan(invited)
  • 年月日: 2009-09-06
• [備考]
  • URL: http://www.ftokusui.iis.u-tokyo.ac.jp