The mechanism of electromigration studied by real-time ultrasound monitoring for single nanowire

单根纳米线实时超声监测研究电迁移机理

• 批准号: 22H01908
• 负责人: 長久保 白
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01908/
• 关键词: エレクトロマイグレーション; リアルタイムモニタリング; ピコ秒超音波法; 非同期計測; ナノ力学特性; 欠陥; 拡散; ナノ欠陥; モニタリング; 弾性定数

本年度は単線Al系合金に高密度電流を流し、破断までの寿命時間の予測、自動計測プログラムの作成、超高周波超音波を用いた非破壊その場リアルタイム診断を実現した。まず実験条件を精査するために室温環境下で電流印加試験を行い、特定の厚さ・幅・長さのAl合金ナノワイヤに対して27-29 MA/cm2の電流印加を行い、破断寿命を見積もった。そのうえでピコ秒超音波法により作成したプログラムを用いて電流印加による反射率変化を非接触・非破壊で計測した。電流印加によりレーザ計測個所において破断した試料では電気抵抗はほぼ変化が現れない時点から超音波の第1エコーの振幅や熱拡散速度が低下することを発見した。この減衰は特に100GHz帯の高周波領域において顕著であった。欠陥は超音波の散乱源になる。そして超音波の散乱減衰係数は散乱体の大きさの3乗と周波数の4乗に比例して大きくなる。よって欠陥が多い方が減衰が大きくなり、さらに高周波成分ほど減衰が大きい。その結果、高周波成分が低周波成分よりも減衰する割合が高くなり、計測した反射率変化の第1エコーの周波数が下がる一方、計測個所以外で破断した試料においてはそれらの変化はほとんど現れず、また電流を印可しないコントロール実験も同様に変化に乏しい結果を示した。この変化は電気抵抗が変化するだいぶ以前の時点から欠陥の生成と拡散が始まっていることを超音波計測によって非破壊・その場・リアルタイム観測を示したものである。

This year, high-density current flow, life time prediction, automatic measurement, and ultra-high frequency ultrasonic field diagnosis for single-line Al-based alloys were implemented. The test results show that the current and fracture life of Al alloy with specific thickness and amplitude are 27-29 MA/cm2 and 27-29 MA/cm2 respectively. The method of ultrasonic wave is used to measure the reflectivity of the laser beam. The current measurement results in the breakdown of the sample, the electrical resistance, and the change in the amplitude and thermal dispersion of the ultrasonic wave. The attenuation of the 100GHz band is very high. The source of ultrasonic scattering is not clear. The scatter attenuation coefficient of ultrasonic wave is the ratio of the scatter attenuation coefficient to the scatter attenuation coefficient. The frequency of the high frequency component is reduced. The results show that the high frequency component and the low frequency component are reduced, and the first frequency component is reduced. The second frequency component and the third frequency component are reduced. The third frequency component and the fourth frequency component are reduced. The fourth frequency component and the fourth frequency component. The time before the change of electrical resistance was changed was changed from time to time before the change of electrical resistance was changed.

项目成果

Effects of Au atoms deposition on Pd film for hydrogen gas sensor using wireless and electrodeless quartz crystal resonator

使用无线无电极石英晶体谐振器在氢气传感器 Pd 薄膜上沉积 Au 原子的效果

• 发表时间: 2022
• 作者: Tokiya Matsukura;Lianjie Zhou;Akira Nagakubo;Hirotsugu Ogi
• 通讯作者: Hirotsugu Ogi

Shear moduli of liquid crystalline polymers and relaxation process in poly methyl methacrylate studied by resonant ultrasound spectroscopy

共振超声光谱研究液晶聚合物的剪切模量和聚甲基丙烯酸甲酯的弛豫过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazushi Fujita;Akira Nagakubo;Hirotsugu Ogi
• 通讯作者: Hirotsugu Ogi

In-situ monitoring of electromigration in a single nano wire by picosecond ultrasonics

通过皮秒超声波原位监测单根纳米线中的电迁移

• 发表时间: 2023
• 作者: Akira Nagakubo;Eriko Asanuma;Hirotsugu Ogi
• 通讯作者: Hirotsugu Ogi

Propagation properties of longitudinal wave in defect-free multilayer graphene at low temperatures and high magnetic field

低温高磁场下无缺陷多层石墨烯纵波传播特性

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics
• 作者: Kakeru Tojo;Akira Nagakubo;Masamitsu Tachibana;Kensuke Murashim;Mutsuaki Murakami;Hirotsugu Ogi
• 通讯作者: Hirotsugu Ogi