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薄膜材料の機械物性計測技術に関する研究

機械工学科 助教 藤井 達也

今進めていること

マイクロ・ナノマシン(MEMS/NEMS)用薄膜材料の機械物性を定量評価することを目的として、マイクロ/ナノサイズ試験片に対して引張負荷や曲げ負荷を付与可能な小型材料試験機の独自開発を目指しています。

少々詳しく言うと・・・

マイクロ・ナノマシン(MEMS/NEMS)は、多種多様な薄膜材料が使用されており、それらの積層構造で構成されています。これら微小機械デバイスの高信頼性化には、構成材料の使用寸法下における機械的特性を十分に把握し、デバイス設計に反映することが重要となります。バルク材料の機械的特性(ヤング率、降伏応力、破壊強度)は、引張試験などで得られた応力-歪み関係から導出することが可能であり、これまでに数多くの実験がなされて有益なデータが得られています。しかし、評価対象が薄膜材料(マイクロ〜ナノスケール)の場合、機械的特性の直接計測は技術的に極めて困難となります。

ここまで到達したい!

本研究では、様々な薄膜材料に適用可能な微小材料評価技術を独自に考案・確立することを目的とします。具体的には、ナノ・マイクロ試験片に対して引張負荷や曲げ負荷を付与可能な小型材料試験機を設計開発するとともに、走査型電子顕微鏡内に試験機を組込み、その場観察しながら材料試験が行える実験システムを構築します。このような材料試験機は一般に市販されておらず、電子部品分野などを中心とする微小材料評価のニーズの高まりに対応することが可能です。

おまけの一言

薄膜材料研究は、半導体デバイスやマイクロナノデバイスの性能・信頼性向上という現在の半導体産業が抱える不変の課題を解決できるものと確信しております。