金属超ナノ薄膜の変形と破壊

超纳米金属薄膜的变形与破坏

• 批准号: 26249003
• 负责人: 箕島 弘二
• 金额: $ 19.64万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26249003/
• 关键词: 材料強度学; マイクロ材料力学; 薄膜; 機械的特性; 破壊

厚さがμmからサブμmオーダーの金属薄膜の機械的特性や強度は膜厚に依存することが知られている。これは膜厚の低下に伴う結晶粒微細化による転位運動の拘束，体積の縮小による転位源の枯渇に加え，変形・破壊に対する表面の影響が異なることに因る。しかし，表面の影響が支配的になるさらに薄い10 nm～100 nmの厚さ領域の金属薄膜（金属超ナノ薄膜）の強度特性は未解明である。本研究では，基板から自立した金属超ナノ薄膜試験片の作製技術を確立するとともに，結晶粒寸法等の微視組織を制御した薄膜を用いて，10 nmオーダーの厚さ領域の変形・破壊機構，および強度の支配力学を明らかにして，膜厚効果を解明することを目的として研究を開始した。基盤研究(S)の交付内定通知日までに，10 nmオーダーの自立超ナノ薄膜の作製技術を確立するために，先ず (i) 溶液犠牲層エッチング時の薄膜の破壊を防ぐために，孔状基板を用いた自立薄膜試験片作成法を検討した結果，基板形状を工夫することにより，薄膜試験片の直径がサブmmオーダーではあるものの，自立超ナノ薄膜試験片を作製できる見込みがあることを確認した。さらに，(ii) 精密な力学試験を可能とする大面積の自立超ナノ薄膜試験片を作製するために，反応性ガスエッチングにより基板を背面から除去して薄膜を自立させる方法について検討を開始した。研究を開始して2ヶ月を経た時点で基盤研究(S)の交付内定を受けて，研究の準備・初期段階で本基盤研究(A)の廃止を申請したため，得られた成果は上記の通りに止まっているものの，本基盤研究(A)で購入した物品（消耗品）は，新たに採択された基盤研究(S)に用いて，金属薄膜の機械的特性や強度特性に関する研究を推進している。

众所周知，μm到亚μm的金属薄膜的机械性能和强度取决于膜的厚度。这是由于由于薄膜厚度的减小而导致晶粒的脱位的限制，并且由于体积减小而导致的位错来源的耗尽以及表面对变形和断裂的影响不同。然而，尚未阐明，在最薄的10至100 nm区域，金属薄膜（超纳米金属薄膜）的强度特性尚未阐明。在这项研究中，我们建立了该技术，用于制造独立于底物的超薄金属膜标本，并开始研究，目的是使用控制晶体粒度和其他微结构以及其他微观结构以及膜厚效应的薄膜来阐明变形和断裂机制和强度控制力学。 By the date of the notification of the offer for the Basic Research (S), in order to establish a technology for fabricating self-supporting ultra-nano thin films of the order of 10 nm, we first examined the method of preparing a self-supporting thin film specimen using a porous substrate to prevent the destruction of the thin film during solution sacrificial layer etching, and as a result, we confirmed that by devising the substrate shape, there is a尽管薄膜标本的直径处于亚MM的顺序，但可以产生自支撑的超纳米薄膜标本的可能性。此外，为了制造允许精确机械测试的大面积自支撑超纳米薄膜标本，我们已经开始研究一种方法，通过反应性气体蚀刻来使薄膜独立于反应性，以使底物从后表面取出底物。研究开始后的两个月，我收到了基础研究的工作优惠，并在研究准备工作和初始阶段的早期阶段申请了这项基础研究（a）的废除，因此，尽管所获得的结果如上所述，但在本基础研究中购买的项目（消耗品）在新选择的基础研究（a）中购买（a）以促进了金属薄膜的新型薄膜，以促进金属型和金属的属性。

项目成果

大阪大学大学院工学研究科機械工学専攻

大阪大学大学院工学研究科机械工学科

金属単結晶自立ナノ薄膜の破壊じん性

金属单晶自支撑纳米薄膜的断裂韧性

• 发表时间: 2014
• 作者: 吉田卓哉;松田友維名;近藤俊之;平方寛之;箕島弘二
• 通讯作者: 箕島弘二

銅ナノ薄膜の疲労き裂開閉口挙動のその場観察

铜纳米薄膜疲劳裂纹张开和闭合行为的原位观察

• 发表时间: 2014
• 作者: 近藤俊之;吉川直樹;平方寛之;箕島弘二
• 通讯作者: 箕島弘二