微細加工技術を用いて作製したシリコンゴム膜の機械的特性の評価

采用微加工技术制造的硅橡胶膜的机械性能评价

基本信息

批准号：
03F03216
负责人：
坂真澄
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、MEMSデバイスで多く用いられているシリコンゴム膜の信頼性や耐久性を向上するため、シリコンゴム膜のナノ領域での機械特性を評価する新しい手法の開発を目的とする。粘弾性体であるシリコンゴム膜の信頼性を実際に評価するためには、ヤング率だけでは不十分であり粘弾性率の測定が必要不可欠と考えられる。本研究では、モデル化したシリコンゴム膜に対して以前に開発した解析的手法を応用することにより、シリコンゴム膜の粘弾性率の測定を可能とする新しい手法の開発を行う。さらに、上記の成果を踏まえて、薄膜材料のナノ領域での機械特性を定量評価する手法を開発する。本年度は、シリコンゴム膜の粘弾性特性を計測する専用AFMカンチレバーを作製した。シリコンゴム膜の粘弾性特性を反映する計測システムの応答から、粘弾性体の振る舞いを表現するのに最も適する力学モデルとして知られているケルビンモデルを用いて、シリコンゴム膜の粘弾性率を評価した。さらにシリコンゴム膜に微小力を加えたときに生じる微小な変形からヤング率を求め、シリコンゴム膜の機械的特性の総合評価手法を構築した。一方、材料のひずみが材料の導電率等の電気的特性に影響する現象に注目して、材料の電気的特性の変化を計測することにより材料のひずみ状態を評価する新手法の開発に着手した。従来のAFMカンチレバーの探針部に集束イオンビームにより4つの独立な電極を加工し、電流入出力端子と電圧測定端子として、ミクロン領域での導電率の計測を実現した。

为了提高经常在MEMS设备中使用的硅橡胶膜的可靠性和耐用性，是开发一种新方法来评估纳米地区硅橡胶膜的机械特性的目的。为了实际评估硅橡胶膜的可靠性，硅橡胶膜是一种双色体，仅年轻速率是不够的，并且必须测量两种乳液速率。在这项研究中，我们将开发一种新方法，通过将先前开发的分析方法应用于建模的有机硅橡胶膜，从而实现硅橡胶膜的化装。此外，根据上述结果，我们将开发一种量化纳米区域薄膜材料的机械特性的方法。今年，创建了一个专门的AFM Canthaber来测量硅橡胶膜的双质特性。硅橡胶膜的机械特性通过使用开尔文模型的硅橡胶膜的响应来评估，这被称为表达双色体行为的最合适的机械模型。此外，建立了一种硅橡胶膜的机械特性的全面评估方法，以追求由硅橡胶膜的小力引起的小变形。另一方面，关注材料应变会影响电气特性（例如材料的导电速率）的现象，已经开始开发一种新方法，以通过测量电气特性的变化来评估材料的变形材料。将四个独立的电极处理到常规的AFM悬臂探索部分，该部分用离子束探索部分，以测量微米区域的电导率，作为电流输入输出端子和电压测量端子。