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。

在新型电气配线材料Cu中，观察到与异常晶粒生长相似的具有特定取向的晶粒生长。在这项研究中，我们使用多相场方法分析晶粒生长，以确定这种微观结构形成的控制因素。这里，再结晶相场模型包括为每个晶粒提供相场场的多相模型、以及使用表示相、晶粒和晶体取向的两个场以及表示相场的模型。有两种类型的模型相结合。直到前一年，我们基于多相场模型证实了迁移率和界面能各向异性的影响，发现薄膜与衬底之间的界面能占主导地位。另一方面，今年我们计划使用后一种模型来评估谷物轮作等影响。后一种模型仅需要两个相场变量，这显着减少了计算时间。我们还尝试将方程中的参数与物理现象联系起来，但我们无法确定所获得的晶粒旋转是否是控制异常晶粒生长的因素。此外，关于与母材晶格匹配良好的特定晶粒不旋转的假设，我们任意改变了参数，但没有发现这会导致异常晶粒生长的明显效果。综上所述，多相场法是​​最适合分析异常晶粒生长的模型，薄膜中的异常晶粒生长被认为是由母材的约束引起的。

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