薄膜試料のその場熱容量測定法の開発のための３ω法の適用

应用3ω法开发薄膜样品热容原位测量方法

• 批准号: 21K04829
• 负责人: 川路 均
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04829/
• 关键词: 薄膜熱容量測定; 3ω法; 薄膜熱物性; 熱容量; 3オメガ法; 薄膜熱容量測定; 3ω法; 薄膜熱物性; 熱容量; 3オメガ法

本研究の目的は，薄膜デバイスの進歩にともなって求められている誘電体薄膜をはじめとした種々の薄膜の熱物性測定において，現時点では困難な熱容量測定を可能とするものである．このため，これまで熱容量分光法で使用している3ω法を応用し，薄膜熱容量測定を行う技法および測定装置を開発することを目指している．このためには，測定技法の確立と最適な測定センサーの開発の2点が不可欠であり，これを同時進行で行なう必要がある．測定技法の確立については3ω法による熱容量分光法を応用し，最適な測定センサーの開発についても同時に開発研究を行うことにしている．令和4年度は、令和3年度に購入したスパッタリング装置を用いて，薄膜熱容量測定に最適なセンサーの作成条件の検討をさらに進めた．3ω法に使用されている白金薄膜について様々なスパッタリング条件および形状を検討して薄膜作成を行い，その評価を行った．その結果，白金薄膜センサーの形状とは、センサー幅が狭いほど，また電気抵抗が小さいほど、センサーが作動する高周波数範囲が比較的高周波領域まで拡張することが明らかになった．しかし，現状では定量測定が可能な周波数範囲が数10kHzまでにとどまっており，さらに，数100kHz領域まで拡張する必要がある．また，ガラス基盤についての予備的測定を行い，物性測定が可能なことが確認できた。今後、実際の多層薄膜熱容量測定試験と測定周波数の高周波数化について，重点的に進めて行く予定である．

这项研究的目的是实现热容量测量，目前难以测量各种薄膜的热物理特性，包括介电薄膜，这是在薄膜设备中进步所必需的。因此，该公司旨在使用3Ω方法开发用于薄膜热容量测量的技术和测量设备，直到现在，该方法已用于热容量光谱。为了实现这一目标，必须建立一种测量技术并开发最佳测量传感器，并且有必要同时执行此过程。测量技术的建立是通过使用3Ω方法应用热容量光谱来实现的，并且还在同时进行有关最佳测量传感器开发的开发和研究。在2022年，我们进一步研究了创建传感器的条件，这些传感器使用2021年购买的溅射装置，用于测量薄膜热容量。通过检查3Ω方法中使用的铂薄膜是通过检查各种溅射条件和形状，然后对其进行评估的。结果，揭示了铂薄膜传感器的形状是传感器宽度较窄，电阻越低，传感器操作的较高频率范围将扩展到相对较高的频率范围。但是，目前，允许定量测量的频率范围仅限于几十kHz，并且有必要扩展到几十kHz。另外，对玻璃基材进行了初步测量，并确认可以测量物理特性。将来，我们计划专注于实际的多层薄膜热容量测量测试并增加测量频率。