薄膜試料のその場熱容量測定法の開発のための３ω法の適用

应用3ω法开发薄膜样品热容原位测量方法

• 批准号: 21K04829
• 负责人: 川路 均
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04829/
• 关键词: 薄膜熱容量測定; 3ω法; 薄膜熱物性; 熱容量; 3オメガ法

本研究の目的は，薄膜デバイスの進歩にともなって求められている誘電体薄膜をはじめとした種々の薄膜の熱物性測定において，現時点では困難な熱容量測定を可能とするものである．このため，これまで熱容量分光法で使用している3ω法を応用し，薄膜熱容量測定を行う技法および測定装置を開発することを目指している．このためには，測定技法の確立と最適な測定センサーの開発の2点が不可欠であり，これを同時進行で行なう必要がある．測定技法の確立については3ω法による熱容量分光法を応用し，最適な測定センサーの開発についても同時に開発研究を行うことにしている．令和4年度は、令和3年度に購入したスパッタリング装置を用いて，薄膜熱容量測定に最適なセンサーの作成条件の検討をさらに進めた．3ω法に使用されている白金薄膜について様々なスパッタリング条件および形状を検討して薄膜作成を行い，その評価を行った．その結果，白金薄膜センサーの形状とは、センサー幅が狭いほど，また電気抵抗が小さいほど、センサーが作動する高周波数範囲が比較的高周波領域まで拡張することが明らかになった．しかし，現状では定量測定が可能な周波数範囲が数10kHzまでにとどまっており，さらに，数100kHz領域まで拡張する必要がある．また，ガラス基盤についての予備的測定を行い，物性測定が可能なことが確認できた。今後、実際の多層薄膜熱容量測定試験と測定周波数の高周波数化について，重点的に進めて行く予定である．

The purpose of this study is to determine the thermal properties of dielectric thin films and to determine the thermal capacity of dielectric thin films. The method of measuring the thermal capacity of thin films is used in the development of measuring equipment. The two points of the development of the measurement technique are necessary to establish the optimal measurement technique. The determination technique was established by the 3ω method and the thermal capacity spectroscopy was applied. In 2004 and 2003, the platinum thin film was purchased and used in the production of thin film equipment. The optimum conditions for the preparation of thin film heat capacity measurement were discussed. 3 ω method was used in the production of thin film equipment. As a result, the platinum thin film has a narrow shape and a narrow amplitude, and the electrical resistance is small and the high frequency range of the platinum thin film is relatively high. It is possible to quantitatively measure the frequency range of the frequency range of 10kHz, and it is necessary to measure the frequency range of 100kHz. In addition, the preparation of the base plate is carried out, and the physical property determination is possible. In the future, the heat capacity measurement of multilayer thin films will be carried out in an attempt to determine the number of cycles and the number of high cycles.