ナノ接合の科学基盤確立とナノ熱電デバイスの創製

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21686012
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 燈明 泰成 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50374955)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ナノ材料 / ナノコンタクト / ナノ接合 / ナノ切断 / ジュール熱 / 自己完了 / ゼーベック効果 / ナノ熱電デバイス

研究概要

金属ナノ材料同士の接触部を、電流を付与して生じるジュール熱により溶融し、同部を高確度に接合するための科学基盤を確立した。ジュール熱ナノ溶接部の組織的・電気的・機械的特性評価より、同溶接部が組織的に低損傷であること、また溶接に伴う物理的諸特性の劣化が極めて少ないことを示した。さらに異種金属ナノ接合部で生じるゼーベック効果を利用した機能性ナノ熱電デバイス(極微小熱電対、ナノ熱発電用回路)を試作し、応用のための基礎を開拓した。

研究成果

• [雑誌論文] Non-Contact Evaluation of the Electrical Conductivity of Thin Metallic Films by Eddy Current Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, S. Ishikawa, M. Muraoka
  • 雑誌名: Surface and Interface Analysis 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precision Friction Measurement between Ultrathin Wire and Microprobe (2011)
  • 著者名/発表者名: M. A. S. Akanda, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 雑誌名: ensors and Actuators A : Physical 巻: Vol.172 ページ: 189-194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-Span Bending Test for Determination of Elastic-Plastic Properties of Ultrathin Pt Wires (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, M. A. S. Akanda, M. Saka
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: Vol.103 ページ: 285-291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tip to Side Welding of Ultrathin Pt Wires by Joule Heating (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Fukui, H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.50 ページ: 4
  • 査読あり
• [雑誌論文] On Melting Phenomenon at Nanocontacts of Thin Metallic Wires in Comparison with Fracture Mechanics, Strength (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh
  • 雑誌名: Fracture and Complexity 巻: Vol.7 ページ: 169-175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Success Conditions of Welding Ultrathin Pt wires by Joule Heat (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, S. Fukui, M. Saka
  • 雑誌名: Proceedings of ICM & P2011 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Joule Heat Welding of Thin Metallic Wires and Thermoelectric Effects around Dissimilar Metal Weld (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, T. Tanaka, S. Fujimori, M. Saka
  • 雑誌名: Proceedings of InterPACK2011 巻: (CD-ROM)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling Ag Whisker Growth by Using Very-Thin Metallic Films (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, M. Yasuda, M. Saka
  • 雑誌名: Scripta Materialia 巻: Vol.63 ページ: 289-292
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Integrated Compact Unit for Wide Range Micro-Newton Force Measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: M. A. S. Akanda, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 巻: Vol.4 ページ: 545-556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Completed Joule Heat Welding of Ultrathin Pt Wires (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, S. Fukui
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.80 ページ: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] ジュール熱による接合を利用した白金極細線の機械的および電気的特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 武田大尚, アカンダモハマドアブドゥスサラム
  • 雑誌名: 材料 巻: Vol.58 ページ: 847-852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation of Thin Metallic Wires by Joule Heat Joining (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, H. Takeda, M. A. S. Akanda, M. Saka
  • 雑誌名: Proceedings of InterPACK 2009 ページ: 5
  • 査読あり
• [学会発表] 平板からのFeナノ材料の大量作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 東北学生会第42回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 福島高専(いわき市)
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] oule Heat Welding of Ultrathin Pt Wires and Evaluation of Their Welding Area (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fujimori, H. Tohmyoh
  • 学会等名: 13th International Conference on Electronics Materials and Packaging(EMAP2011)
  • 発表場所: Hotel Kyoto Garden Palace(Kyoto)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] 金属極細線からの機能創出と産学共同研究の事例について(招待講演), 福島大学共生システム理工学類人間支援システム専攻 (2011)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成
  • 学会等名: 平成22年度研究交流会
  • 発表場所: コラッセふくしま(福島市)
  • 年月日: 2011-02-19
• [学会発表] 白金極細線の降伏現象について(優秀講演表彰) (2010)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, M. A. S. Akanda, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会M & M2010材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 長岡技術科学大学(長岡市)
  • 年月日: 2010-10-09
• [学会発表] A Microscope System for Characterization of Mechanical Properties of Small-Scaled Objects (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, M. A. S. Akanda, M. Saka
  • 学会等名: Electronics Systemintegration Technology Conference 2010 (ESTC2010)
  • 発表場所: Maritim proArte Hotel,(Berlin, Germany)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 3D Welding of Ultrathin Pt Wires by Joule Heating (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Fukui, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 学会等名: Electronics Systemintegration Technology Conference 2010(ESTC2010)
  • 発表場所: Maritim proArte Hotel,(Berlin, Germany)
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Behavior of Sliding Friction of Very Thin Pt Wire Against Local Contacts of Two Opposite Probes (2010)
  • 著者名/発表者名: M. A. S. Akanda, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(名古屋市
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 銀ナノワイヤのマニピュレーションと溶接 (2010)
  • 著者名/発表者名: 福井里留, 燈明泰成, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会2010年度年次大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(名古屋市)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Precision Friction Measurement between Ultrathin Wire and Microprobe by a Special Microforce Sensor (2010)
  • 著者名/発表者名: M. A. S. Akanda, H. Tohmyoh, M. Saka
  • 学会等名: Eurosensor XXIV Conference
  • 発表場所: Johannes Kepler University,(Linz, Austria)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] 金属極細線のジュール熱溶接とその利用について(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会弾性数理解析の発展と普及、利用に関する調査研究会
  • 発表場所: KKR名古屋(名古屋市)
  • 年月日: 2010-09-05
• [学会発表] Fabrication of Freestanding Thin Pt/W Thermocouple by Joule Heat Welding, 11th International Conference on Thermal (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, H. Takeda, M. N. I. Khan, M. Saka
  • 学会等名: Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectrinics and Microsystems(EuroSimE 2010)
  • 発表場所: Hotel Mercure Cite Mondiale(Bordeaux, France)
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] 金属薄膜への渦電流誘導と導電率評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川祥甫, 燈明泰成, 村岡幹夫, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第45期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2010-03-12
• [学会発表] Excitation of Local Eddy Current in Small-Scaled Objects (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tohmyoh, S. Ishikawa, M. Muraoka, M. Saka
  • 学会等名: he 13th Asia-Pacific Conference on Non-Destructive Testing
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜市)
  • 年月日: 2009-11-09
• [学会発表] 白金極細線の自己完了溶接過程のその場観察(若手優秀講演フェロー賞) (2009)
  • 著者名/発表者名: 福井里留, 燈明泰成, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第45期秋季講演会
  • 発表場所: 福島大学(福島市)
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] ジュール熱接合を利用した極微小Pt/W熱電素子の作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, 武田大尚, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会2009年度年次大会
  • 発表場所: 岩手大学(盛岡市)
  • 年月日: 2009-09-15
• [図書] Metallic Micro and Nano Materials-Fabrication with Atomic Diffusion (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Saka, K. Sasagawa, M. Muraoka, H. Tohmyoh, Y. Ju(Authors)
  • 総ページ数: 93-141, 173-220
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://king.mech.tohoku.ac.jp/saka/index.htm