異種金属微細接合角部の電子流集中による原子集積と高度マイクロ・ナノ構造体の創製

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360050
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 坂 真澄 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20158918)
• 研究分担者: 村岡 幹夫 秋田大学, 大学院工学資源学研究科, 教授 (50190872) ; 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): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: マイクロ・ナノ構造体 / エレクトロマイグレーション / 異種金属接合角部 / 原子集積 / ワイヤ / アレイ / 高機能断面 / 特性評価

研究概要

電子流を駆動力とする原子移動、すなわちエレクトロマイグレーションを有効に利用したマイクロ・ナノ構造体の創製を扱い、効率よく原子を集積するために、異種金属接合角部にはじめて注目した。はじめに同部における原子集積の理論解析を行い、解析結果に基づき新しいサンプルを作製した。これを踏まえ、多くの原子を必要とする長いワイヤ、ワイヤアレイ、チューブ、等の高度マイクロ・ナノ金属構造体を創製した。さらに実現したマイクロ・ナノ構造体の力学的、電磁気的、および熱的要素としてのポテンシャルを探り、効率的なマイクロ・ナノ構造体創製指針を策定した。

研究成果

• [雑誌論文] Analyzing Electromigration near a Right-Angled Corner Composed of Dissimilar Metals by Investigating the Effect of Material Combination on Atomic Flux Divergence (2014)
  • 著者名/発表者名: X.Zhao, Y.Kimura, M.Saka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electromagnetic Properties of Microcoils Fabricated from Self-Bending Coated Nanowires via Viscous Flow of Core Material (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Toku, M.Muraoka
  • 雑誌名: Nanoscience and Nanotechnology Letters 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple Al Micro Materials Fabrication by Utilising Electromigration (2014)
  • 著者名/発表者名: R.Zanma, M.Saka
  • 雑誌名: International Journal of Materials and Structural Integrity 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of CrN Passivation for Fabricating Al Micro-Materials by Electromigration (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Kimura, T.Sasaki, M.Saka
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.909 ページ: 67-71
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.909.67
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Multiple Al Micro-Materials by Electromigration Using a Comb Pattern and a Conductive Passivation Film (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Kimura, M.Saka
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.909 ページ: 36-40
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.909.36
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simplified Processes Using Conductive Passivation Film for the Fabrication of Al Micro-Wires by Electromigration (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Kimura, M.Saka
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: Vol.116 ページ: 278-281
  • DOI: 10.1016/j.matlet.2013.11.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Modification of Micro Cu Wires with Current (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, M.Ishihara
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.6 ページ: 077302, 4 pages
  • DOI: 10.7567/APEX.6.077302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Al Microspheres by Electromigration Using a Metal Line with a Sudden Change in Geometrical Shape (2013)
  • 著者名/発表者名: F.M.Kamal, Y.Li, M.Saka
  • 雑誌名: Optoelectronics and Advanced Materials - Rapid Communications 巻: Vol.7 ページ: 314-318
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repositioning Technique in Nanowire Manipulation by Oscillating Gripper (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Toku, K.Kobayashi, M.Muraoka
  • 雑誌名: Micro & Nano Letters 巻: Vol.8 ページ: 63-65
  • DOI: 10.1049/mnl.2012.0665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Single-Crystalline Iron Oxide Fe_3O_4 Nanowires from an Oxidized Fe Plate Subjected to Bending Stress (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, A.Watanabe
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.82 ページ: 044804, 4 pages
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.044804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Joule Heat Welding of Thin Platinum and Tungsten Wires and the Thermoelectric Effects around Bi-Metal Junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, T.Tanaka, M.Fujimori, M.Saka
  • 雑誌名: Journal of Micro and Nano-Manufacturing 巻: Vol.1 ページ: 024501, 4 pages
  • DOI: 10.1115/1.4024082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural and Electrical Characterization of Joule Heat Welds in Ultrathin Pt Wires (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, M.Fujimori
  • 雑誌名: Physica E 巻: Vol.46 ページ: 33-37
  • DOI: 10.1016/j.physe.2012.09.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manipulation and Joule Heat Welding of Ag Nanowires Prepared by Atomic Migration (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, S.Fukui
  • 雑誌名: Journal of Nanoparticle Research 巻: Vol.14 ページ: 1116, 9 pages
  • DOI: 10.1007/s11051-012-1116-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Thin Al Wires Prepared by Electromigration (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, M.A.S.Akanda, Y.Nobe
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: Vol.81 ページ: 094803, 4 pages
  • DOI: 10.1143/JPSJ.81.094803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Temperature Field Near a Corner Composed of Dissimilar Metals Subjected to a Current Flow (2012)
  • 著者名/発表者名: M.Saka, X.Zhao
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: Vol.55 ページ: 6090-6096
  • DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.06.022
  • 査読あり
• [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: Vol.44 ページ: 1294-1298
  • DOI: 10.1002/sia.5005
  • 査読あり
• [学会発表] 異種金属微細接合角部の電子流集中による原子集積とマイクロ材料創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木村康裕, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第49期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学 (仙台市)
  • 年月日: 2014-03-14
• [学会発表] エレクトロマイグレーションによるAl微細材料創製に与える導電性保護膜の影響に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木崇紘, 木村康裕, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会第44回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 山形大学 (米沢市)
  • 年月日: 2014-03-11
• [学会発表] 金属被覆ナノワイヤの通電による形態変化の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 徳悠葵, 村岡幹夫
  • 学会等名: 日本機械学会M&P2013
  • 発表場所: 首都大学東京 (八王子市)
  • 年月日: 2013-11-09
• [学会発表] On the Joule Heating Residue Vector in an Electro-Thermal Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Saka
  • 学会等名: ISPT2013
  • 発表場所: Palgong Hotel (Daegu, Korea)
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] An Improved Approach for Fabrication of Al Micro Materials by Electromigration (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kimura, M.Saka
  • 学会等名: Int. Symp. for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University (Sendai)
  • 年月日: 2013-09-28
• [学会発表] On the Joule Heat Cutting and Welding for Various Metallic Nanowires under Vacuum Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh
  • 学会等名: IVC-19 / ICN+T 2013 and partner conferences
  • 発表場所: Palais des Congres de Paris (Paris, France)
  • 年月日: 2013-09-12
• [学会発表] ファラノール, 固相還元法を用いたナノ多孔質膜の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 趙旭, 村岡幹夫
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山市)
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] コア流動法により作製した金属被覆マイクロコイルの発生磁場評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 徳悠葵, 村岡幹夫
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山市)
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] 異種金属微細接合部での原子の蓄積とはんだのEM 評価への応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青山美幸, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期総会・講演会
  • 発表場所: 東北大学 (仙台市)
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 配線の低電気抵抗率化と高信頼化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木村康裕, 坂真澄
  • 学会等名: 第27回エレクトロニクス実装学会春季講演大会
  • 発表場所: 東北大学 (仙台市)
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 単結晶Al マイクロ細線のヤング率と降伏応力について (2012)
  • 著者名/発表者名: 燈明泰成, アカンダ M.A. サラム, 野辺佑樹, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学 (大阪市)
  • 年月日: 2012-12-02
• [学会発表] 外部応力負荷による鉄平板からの単結晶鉄ナノワイヤの大量作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 渡邊彬仁, 燈明泰成
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 愛媛大学 (松山市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] 固相還元法による中空ナノ構造体の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村岡幹夫,高木健次
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第48期秋季講演会
  • 発表場所: 八戸工業高等専門学校 (八戸市)
  • 年月日: 2012-09-22
• [学会発表] Conditions of Heating Reduction in Fabrication of Nanotubes from Metal-Oxide Nanowires Coated with a Reducing Agent (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Takagi, M.Muraoka
  • 学会等名: ASMP2012
  • 発表場所: Indian Institute of Technology Madras (Chennai, India)
  • 年月日: 2012-08-31
• [学会発表] Fabrication of Single-Crystalline Fe Nanowires from Oxidized Fe Plate (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh, A.Watanabe
  • 学会等名: ThinFilms2012
  • 発表場所: Singapore Management University (Singapore)
  • 年月日: 2012-07-16
• [学会発表] Joule Heat Welding of Ag Nanowires and Their Success Conditions in Comparison with Fracture Mechanics (2012)
  • 著者名/発表者名: H.Tohmyoh
  • 学会等名: APCFS-MM 2012
  • 発表場所: BEXCO Haeundae Centum Hotel (Busan, Korea)
  • 年月日: 2012-05-15
• [学会発表] 異種金属微細接合領域の角部近傍におけるエレクトロマイグレーションによる原子流束の発散に関する理論的研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木村康裕, 趙旭, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会第42回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] ジュール熱により微小領域に形成される温度分布の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青山美幸, F.M.カマル, 燈明泰成, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会第42回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] Multiple Al Micro Materials Fabrication by Utilizing Electromigration (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Zanma, M.Saka
  • 学会等名: EMAP2011
  • 発表場所: Hotel Kyoto Garden Palace, (Kyoto)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] An Approach Using Sudden Change in Geometrical Shape of a Sample for Fabricating Micro/Nano Metallic Materials Utilizing Electromigration (2011)
  • 著者名/発表者名: F.M.Kamal, M.Saka
  • 学会等名: EMAP2011
  • 発表場所: Hotel Kyoto Garden Palace (Kyoto)
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] エレクトロマイグレーションによるAl微細ワイヤの複数創製に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 残間諒, 坂真澄
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期秋期講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部 (米沢市)
  • 年月日: 2011-09-22
• [図書] Acoustic Scanning Probe Microscopy (Eds.D.Passeri, F.Marinello and E.Savo) (Chapter 7, Enhanced sensitivity of AFAM and UAFM by concentrated-mass cantilevers を執筆) (2013)
  • 著者名/発表者名: M.Muraoka
  • 総ページ数: 189-226
  • 出版者: Springer
• [産業財産権] 中空ナノ構造体の製造方法 (2012)
  • 発明者名: 村岡幹夫
  • 権利者名: 国立大学法人秋田大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-055052
  • 出願年月日: 2012-03-12