ナノチューブを用いた次世代3次元ピコインデンターチップに関する研究

使用纳米管的下一代 3D pico denter 芯片的研究

基本信息

批准号：
16656079
负责人：
高偉
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、カーボンナノチューブなどのインデンターの先端をXYZ3次元的に超精密に制御し,インデンテーションをすることによって3次元ナノ構造体などの局所的な機械的特性を計測できる超小型ピコインデンターチップ装置を提案する.本年度では、昨年度提案したインデンテーション機構の装置化及びインデンテーション実験を行った.インデンテーション装置はインデンター部と試料支持部で構成される.インデンター部の3軸PZTアクチュエータにインデンターを取り付ける.試料支持部のレバーで試料を保持する.試料がインデンター部のZ軸PZTによって押し込まれると試料保持レバーがたわみ,そのたわみ量を静電容量型変位センサで計測する.PZTの押し込み量とレバーのたわみ量との差を取ることによって,インデンテーション深さを求める.また,レバーの弾性係数とたわみ量からインデンテーション力を計算する.試作した装置の基本特性を実験で調べた結果,インデンテーション深さとインデンテーション力の範囲はそれぞれ0.1nm〜6μm,0.2μN〜13mNとなっていることが分かった.また,120秒間のインデンテーション深さ及びインデンテーション力の安定性はそれぞれ5nmと10μNとなっていることを確認した.さらに,3次元微細構造の局所的な機械特性を調べる目的で,走査型電子顕微鏡でのインデンテーション実験も行った.走査電子顕微鏡を用いて特定した位置にインデンテーションを行った.位置決めの分解能は0.1μmオーダであった.試料にはLSIなどの配線で用いられているアルミを用いた.本装置でインデンテーションをして得たインデンテーション深さ及びインデンテーション力のデータからアルミ試料のマイクロハードネスを計算した.カタログ値に近い値が得られたことから本研究で開発したインデンテーション装置の有効性を確認した.

在这项研究中，我们将开发一种超小型微型压头，通过控制具有超精密三维XYZ的碳纳米管等压头尖端来测量3维纳米结构的局部机械性能。今年，我们实现了去年提出的压痕机构，并进行了压痕实验。压痕装置由压头部分和样品支撑部分组成。压痕器将压头连接到该部分中的 3 轴 PZT 致动器。样品支撑部分上的杠杆固定样品。当压头部分中的 Z 轴 PZT 推入样品时，样品固定杆偏转，样品偏转量是通过电容式奇怪来测量的。压入深度是通过位置传感器测量的。压入深度是通过PZT的推动量和杠杆的偏转量之间的差值来确定的。此外，压入力是根据PZT的弹性模量计算出来的。杠杆和偏转量。原型装置通过实验研究其基本特性，结果发现压痕深度和压痕力的范围分别为0.1nm至6μm和0.2μN至13mN。压痕力的稳定性分别为5 nm和10 μN。此外，为了研究三维微观结构的局部力学性能，我们还使用扫描电子显微镜进行了压痕实验。使用扫描电子显微镜在指定位置进行压痕。定位分辨率为0.1μm量级。样品为用于LSI布线的铝。用该装置进行压痕的显微硬度为。根据使用该方法获得的压痕深度和压痕力的数据计算铝样品。由于获得的值接近目录值，因此证实了本研究中开发的压痕装置的有效性。