フェーズフィールド法によるナノオーダー電気配線組織制御因子の決定

相场法测定纳米级电气布线结构控制因素

• 批准号: 16760262
• 负责人: 大出 真知子
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760262/
• 关键词: フェーズフィールド法; マルチフェーズモデル; 再結晶; 配線材料; 界面エネルギー; 多結晶組織

新規電気配線材のCuでは異常粒成長に似た特定方位粒子の成長が観察される。本研究ではこの組織形成支配因子の決定のためにマルチフェーズフィールド法を用いて結晶粒成長解析を行ってきた。ここで、再結晶フェーズフィールドモデルには、結晶粒それぞれにフェーズフィールド場を与えるマルチフェーズモデルと相と結晶粒、結晶方位を代表させる2つの場を用いるモデルに結晶方位を代表させる場(フィールド)を組み合わせる2種類のモデルがある。前年度までは、マルチフェーズフィールドモデルを元に、移動度や界面エネルギーの異方向性の効果を確認し、薄膜・基材間の界面エネルギーが支配的であることが分かった。一方、本年度は後者のモデルを用い、粒の結晶粒の回転などの効果を評価する予定であった。後者のモデルはフェーズフィールド変数を2つしか必要としてないため、計算時間を大幅に短縮することが可能であった。また、方程式中のパラメータと物理的な現象の関連付けを試みたが、得られた粒の回転などが異常粒成長の支配因子を特定する因子か否か、特定するには至らなかった。また、基材との格子整合性の良い方位をもった特定の粒子が回転しないとした仮定についても、パラメータを恣意的に変化させてみたものの、それが異常粒成長に繋がるという明確な効果は認められなかった。以上のことから、異常粒成長の解析に適したモデルはマルチフェーズフィールド法であり、薄膜の異常粒成長は、基材からの拘束に由来していると考えられる。

在新的电线接线材料中，观察到类似于异常晶粒生长的特定取向颗粒的生长。在这项研究中，使用多相现场方法进行了晶粒生长分析，以确定有关组织形成的因素。在这里，有两种类型的重结晶相位场模型，它们结合了一个多相模型，该模型为每个晶体晶粒提供一个相位场，该模型使用了代表相位和晶粒的两个场，以及代表晶体方向的磁场（磁场）。直到上一年，我们基于多相模型确认了移动性和界面能量不同方向的影响，并发现薄膜和底物之间的界面能占主导地位。另一方面，今年，计划将后一种模型用于评估诸如谷物晶粒旋转等效果。后一个模型仅需要两个相场变量，这可以显着缩短计算时间。此外，尽管我们试图将方程中的参数与物理现象相关联，但不可能确定获得的晶粒的旋转是否是识别异常谷物生长的管理因子的因素。此外，假设某些具有良好晶格与底物一致性的颗粒不会旋转，尽管这些参数是任意改变的，但没有观察到该参数的明显影响，导致晶粒生长异常。从上面可以看出，多相场方法是一种适合分析异常晶粒生长的模型，并且薄膜的异常晶粒生长来自底物的约束。

项目成果

Numerical Simulation of Peritectic Reaction in Fe-C Alloy Using a Multi-phase-field Model

• DOI: 10.2355/isijinternational.45.147
• 发表时间: 2005-01
• 期刊: Isij International
• 影响因子: 1.8
• 作者: M. Ode;S. Kim;W. Kim;Toshio Suzuki